Архитектура. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к расчетно-графической работы : «Введение в профессию»

План перекрытий – графическое изображение горизонтальных конструкцию, выполняющих несущую и ограждающую функцию. Непосредственным назначением перекрытий является разделение здания на этажи для увеличения полезной площади сооружения, которую можно было бы использовать, к примеру, для размещения жилых помещений.

Чтобы составить план перекрытий, необходимо определить, какие несущие конструкции будут применены — это также входит в проектирование домов (железобетонные сборные или монолитные; балочные железобетонные, деревянные или металлические и др.).

Общие сведения о сборных плитах перекрытия

Дома, которые выполняются из сборных железобетонных плит, обладают стандартными габаритами, но отличаются по типу.

Сборные строения имеют ряд преимуществ в сравнении с монолитом:

• высокая скорость монтажа;
• укладка плит может выполняться вне зависимости от условий: мороз, жара, дождь и т. п. не станут проблемой;
• низкая цена, можно сэкономить до 15% от стоимости монолита.

Железобетонные плиты вместе с бетонным полом первого этажа приводят к главному недостатку конструкции – большая масса. Из-за высокого веса, плиты имеют ограниченную область использования и требуют установку высокопрочного фундамента. Увеличивая глубину заложения фундаментов под внутренние и несущие стены, возрастает смета на строительство. Даже с учётом дополнительных затрат, ЖБ плиты получаются дешевле, чем монолит.

Проведенные многочисленные сравнения доказали, что плитные перекрытия на 50-70 % дешевле, нежели монолитное перекрытие и пустотные плиты

Толщина наружных и внутренних стен здания отличаются, несущие плиты имеют толщину 140-220 мм, а в длину до 9 м в зависимости от величины пролёта. Толщина внутренних стен – около 8-12 мм. При работе с панелями важно учитывать раскладку и тип конструкции.

Всего выделяют 3 основных вида:

• полнотелые. Без пустот, имеют наибольший вес. Отличаются наибольшей прочностью. Их вносят в план, чертеж перекрытий исключительно многоэтажных зданий. Применяются для создания межэтажных перекрытий. Из-за сплошного строения, плиты обладают сниженными тепло- и звукоизоляционными свойствами;
• пустотные. Внутри выполнены продольные пустоты обычно круглой формы. Добавление воздушных резервуаров повлекло увеличение толщины – 220 мм. Являются наиболее распространёнными сборными элементами. Они отличаются высокими изоляционными характеристиками. Благодаря наличию пустот, в сравнении с монолитными перекрытиями, пустотелые блоки создают меньшую нагрузку на основание и стены. Дополнительным преимуществом является способность перекрывать большие пролёты и несущие стены, так как длина плит достигает 12 м;
• шатровые. Представляют собой лоток с рёбрами, направленными вниз или вверх. Толщина плит составляет от 140 до 160 мм.

При работе с крышей и наружными стенами нередко используются монолитные перекрытия благодаря их достоинствам в сравнении со сборными плитами:

• равномерно распределяют нагрузку;
• для постройки не требуется привлечение спецтехники;
• могут укладываться не только на стены, но и колонны;
• монолит можно приготовить любого размера, в том числе нестандартного.

Перекрытие сохраняет свое монолитно-армированную конструкцию
Монолитные панели обладают 3 главными недостатками:

• трудоёмкость строительства;
• необходимость в сложном процессе усиления конструкции, без помощи высококвалифицированных строителей обойтись вряд ли удастся;
• обязательно требуется формирование опалубки, процесс трудоёмкий и требует много материалов.

Когда будет составляться план и рассматриваться раскладка плит перекрытия, стоит учесть особенности каждого типа перекрытий.

Расчетная схема второстепенной балки (а) и огибающая эпюра изгибающих моментов (б)

Нагрузки на главную балку считаются приложенными в виде сосредо­точенных сил от веса второстепенных балок, плит g и временной нагрузки Р, собираемой с соответствующих грузовых площадей. Для упрощения рас­чета собственный вес главных балок также приводят к сосредоточенной нагрузке, приложенной в осях второстепенных балок. Расчетная схема главной балки также представляет собой неразрезную конструкцию с рас­четными средними пролетами, принимаемыми равными расстоянию между осями опор (рис. ниже, а). Расположение временной нагрузки (через пролет или в смежных пролетах) рассматривается в нескольких комбинациях с целью выявления максимальных пролетных и опорных изгибающих момен­тов в сечении главной балки (рис. ниже, 6).

План плит перекрытий

Важным этапом составления схемы является расчёт количества плит. Показатель определяется как сумма площадей перекрытий и площадь одной плиты. При разделении может получиться нецелое значение, округление проводится в большую сторону.

При рассмотрении плана можно выбирать несколько типов перекрытий для разных этажей. Отличия часто закладываются в отношении помещений ниже планировочной отметки земли, но изменения можно вносить для каждого этажа по отдельности.

Лучше черчение схемы плана перекрытий отдать в руки профессионалу. Сами работы под силу новичку или неквалифицированному рабочему, но чертёж требует понимания свойств ЖБ плит и правильных расчётов. Любая ошибка может обернуться разрушением строения. Архитектор учтёт особенности здания и поможет определить лучший план.

План перекрытий – графическое изображение горизонтальных конструкцию, выполняющих несущую и ограждающую функцию

Для перекрытия используют ЖБ балки с тавровым сечением и межбалочным заполнением (плиты из лёгкого бетона или пустотелые вкладыши). Длина балок колеблется в пределах 2,4-6,4 м. Опора на стену – от 150 мм. С обеих сторон концы заанкерованы в стену. Шаг определяется как размер заполнителя, обычно составляет 60, 80 см или 1 м.

Если планируется закладывать деревянные перекрытия, ситуация значительно упрощается, так как оперировать придётся не тяжёлыми конструкциями, а легко перемещаемыми балками. При допущении погрешности в плане перекрытий, их легче устранить, результат ошибки не плачевный. Деревом может выполнять перекрытия даже новичок. Важно выбирать балки с пропиткой, а их укладка является простой процедурой.

Балки из дерева способны перекрывать пролёт до 4,8 м. Высота бруса подбирается в диапазоне 5-10% от величины пролёта, а ширина находится в пределах 60-120 мм. Опорой межбалочных щитов являются черепные брусы 40-50 мм, которые прикрепляются к сторонам балок. Шаг балок принимают от 600 до 1500 мм, это оказывает определяющее значение на ширину щитов. Длина щитов рассчитывается исходя из длины досок.

Расчетная схема главной балки (а) и огибающая эпюра изгибающих моментов (б)

Ребристые перекрытия с плитами, работающими в двух направлениях, состоят также из плит и монолитно связанных поддерживающих балок. Сетка расположения балок может быть равна сетке колонн (рис. ниже) или быть значительно меньше (рис. ниже). В последнем случае перекрытие на­зывается кессонным. Наиболее распространенные размеры сетки балок из­меняются в пределах 1,5-6 м. Как правило, расположение поддерживающих балок совпадает с направлением осей сетки колонн. По соображениям ар­хитектурной выразительности расположение балок может быть диагональ­ным по отношению к сетке колонн.

План раскладки плит перекрытий

После составления набросков в отношении примерного месторасположения плит важно определиться с осями габаритными размерами панелей по осям. Размеры плиты помогут определить высоту здания и количество панелей. Размерные величины по вертикали учитывают показатели относительных высот от уровня чистого пола.

Для составления плана важно учесть расположение несущих стен, к которым будут крепиться перекрытия.

При раскладке несущих элементов перекрытия, вы увидите, что подбор их ширины также важен, как и длины

Программы для архитекторов

Профессиональная работа по проектированию зданий и сооружений невозможна без использования технических программ для расчета перекрытия. Если строительство домов является основным занятием, стоит приложить усилия и изучить инструменты по проектированию.

Интерфейс программы ArchiCad для расчета перекрытия

Самыми распространенными техническими инженерными программами в проектных организациях являются ArchiCad, AutoCad, Лира, NormCAD и SCAD.

Плюсы инженерных программ по проектированию:

1. Универсальность. Любая из программ может быть использована для построения и расчета всех видов перекрытий.
2. Точность. При подсчете учитывается большое количество факторов, способных повлиять на нагрузку и прочность конструкции. Такая детальность в подсчетах позволяет получить максимально точные данные.
3. Визуализация. Получив результат, строитель наглядно видит, что и как он должен смонтировать, чтобы получить гарантированный результат.
4. Подготовка проектной документации. Для профессиональных застройщиков с помощью инженерных программ можно подготовить документацию, которая принимается всеми проверяющими органами.

Недостатки инженерных программ по проектированию:

1. Утверждение, что подобные инструменты легко освоить — неверно. Зачастую для их использования необходимо специальное техническое образование, знание сопромата и унифицированных строительных норм.
2. Объем информации: для работы с инженерными программами требуется обладать большим количеством данных, в противном случае можно получить неожиданный результат вычислений.
3. Ограничение доступа: программы лицензированные, для использования необходима покупка прав на использование.

Вернуться к оглавлению

План несущих конструкций перекрытий

Многопустотные перекрытия опирают на несущую стену из кирпича с короткой стороны, как минимум на 90 мм. Если опорой выступает ячеистый бетон – 120-150 мм. не рекомендуется опирать длинной стороной на самонесущие элементы. Для возведения малоэтажных строений лучше использовать плиты с шириной 1,8 м и длиной до 7,2 м.

Если стены в здании выполнены из ячеистого бетона, лучше применять перекрытие из такого же материала. С короткой стороны должны поддерживаться несущими стенами – 10-15 см, а по бокам – 2-5 см. Для усиления конструкции в план должен быть включён ЖБ пояс из монолита, который опоясывает здание и внутренние стены.

При составлении плана сооружения из сборных ЖБ или ячеистобетонных плит важно делать сноски с размерами элементов, указывать участки из монолита, высоту опирания, ширину ЖБ пояса и анкеровку панелей.

Преимущественно при перекрытиях используют двутавровые балки с высотой 16-27 см. Балки перекрытий должны опираться на стены на 18 см или больше. Чтобы сформировать жёсткий диск, следует соединить балки воедино и прикрепить их к стенам. Между балками выдерживают расстояние 60, 77, 80 см или 1, 1,1 м. На шаг наибольшее влияние оказывает тип межбалочного заполнителя. Балки по краям конструкции лучше фиксировать возле несущих стен (до 5 см от края балки до стены). Элементы нестандартной формы лучше изготовлять из монолитного бетона.

По окончании расположения несущих элементов на стенах здания переходят к нанесению обозначений и размеров

Общие сведения о монтаже

Сборные ЖБ плиты устанавливаются с минимальным зазором между собой. Для монтажа потребуется специальная грузоподъёмная техника. Швы перекрытий заполняются цементным раствором. Создать целостное и предельно жёсткое перекрытие по горизонтали помогут металлические анкера, которые монтируются к петлям плит. В местах соприкосновения панелей с внутренними плитами используются составные анкера, которые скрепляются сваркой.

Если сборные плиты основываются на наружных стенах, рекомендуется присоединять их торцевые части к кладке посредством Г-образных анкеров. После установки их заливают цементом, он предотвратит появление коррозии. При появлении щелей между плитами и перегородками, их можно устранить кирпичной кладкой.

Важное правило – ЖБ плиты укладываются исключительно на несущие стены, остальные самонесущие конструкции и перегородки укладываются после монтажа плит.

Под несущие и самонесущие стены с толщиной свыше 250 мм при закладывании плит формируется фундамент. Дополнительно основание устанавливается под каналы вентиляции и отдельные опорные элементы. Чтобы создать эскиз фундамента, следует учесть величину основания под стены и определить привязку подошвы фундамента к модульным разбивочным слоям. При использовании столбчатых и сборных оснований ширину фундаментных плит определяют согласно прочности, требуемой для выдерживания нагрузок.

Кроме хорошего экономического эффекта по стоимости строительства и скорости возведения зданий применение железобетона дает еще целый ряд преимуществ

Толщину бутобетонных и бутовых лент определяют шире стены на 8-10 см. Величина сборного фундамента определяется равной толщине блоков (30-60 см), но сама стена иногда шире основания на 4-5 см. Распространённая длина блоков: 80, 120, 240 см. Для снижения давления на почву фундамент может изготавливаться с расширенной подошвой с 1-2 уступами габаритами (ВхШ) – 30-40х15-25 см. В сборном фундаменте для уширения используют фундаментную плиту-подушку с арматурой шириной от 60 см до 1,6 м, в высоту 30 см.

Возведение основы внутри дома

Когда перегородки делают из тяжелых материалов (кирпича, шлакоблоков), тогда фундамент обязателен.

Опалубка с арматурным каркасом для заливки ленты

Процесс строительства включает такие этапы:

• внутри постройки демонтируют пол;
• отмечают расположение фундаментных траншей;
• выкапывают углубления требуемой глубины (приблизительно 0,5 м) и ширины;
• засыпают дно песчаной подушкой толщиной около 10 см;
• монтируют щиты;
• укладывают гидроизоляционный материал;
• устанавливают внутрь арматурный каркас, связывая его, например, анкерами с основным фундаментом;
• выполняют заливку бетоном;
• поверхность монолита выравнивают, проверяя уровнем.

После набора прочности опорной конструкцией приступают к возведению перегородок. Ширина ленты определяется габаритами используемого материала. Она должна превышать примерно на 5 см с каждой стороны толщину межкомнатных стен.

Легкие перегородки устанавливают даже непосредственно на пол, надежно скрепляя их с ним, потолком и сопрягаемыми стенами. Это делается с помощью создания углублений, применения анкеров или арматуры.

Весь процесс строительства фундамента под межкомнатные перегородки своими руками показан в видеоролике ниже. Строительство фундаментной конструкции, предназначенной для опирания межкомнатных перегородок, при перепланировках необходимо, если планируется использовать тяжелый материал. Простейший вариант – это использование технологии аналогичной возведению ленточного основания. При этом кроме бетона можно использовать различные блоки. Важен правильный расчет, чтобы опора выдержала нагрузку, а перегородка не деформировалась.

Последовательность монтажа плит перекрытия

Изначально следует выполнить 2 этапа:

1. Подготовка. Важно создать правильный уровень между всеми опорными стенами сооружения. Допустимая разница – 1 см, её устранять не обязательно. Для проверки горизонтальной плоскости используют строительный уровень. Между противоположными стенами укладывают балку и проверяют ровность. Если есть небольшие неровности, их можно устранить цементным раствором.
2. Далее выполняется распределительный пояс для выравнивания стены. Армировочный пояс изготавливают из цемента М500 1 к 3 с песком. Важно обеспечить чистоту песка, по необходимости промыть, просеять. Раствор готовят средней вязкости. Смесь заливают в опалубку и протыкают или трамбуют для удаления пустот. Просыхание раствора занимает до 3-4 недель.

Главными качествами, за которые ценится железобетон, всегда называют прочность и хорошую сопротивляемость изгибающему моменту

Технология установки плиты перекрытия

Для установки сборных ЖБ плит будет необходимо взять в аренду кран и 4 рабочих: машинист, стропальщик и 2 монтажника.

Несущие стены следует рассчитывать с учётом необходимости зазора 5 см со стороны улицы. В углубление укладывается утеплитель, он предотвращает сквозняк через щели в перекрытии. Износ теплоизоляции в подобных домах приводит к появлению холода, сырости и сквозняка.

Процедура установки:

1. На приготовленную подушку из цементного раствора на опорные стены укладывается бетон слоем 15-20 мм.
2. Краном поднимают панель и размещают сверху места монтажа.
3. Монтажники разворачивают плиту для направления в желаемое положение. Точно разместить плиту до снятия строп помогут ломы. Правильное расположение подразумевает место соприкосновение стены и плиты не менее чем на 15 см с каждой стороны.
4. Стропы отцепляют, и проводится окончательная проверка установки.

Для железобетона не существует ограничений по температурному режиму

Проверка правильности установки плит перекрытия на опорные несущие стены

Наиболее точно определить правильность установки помогут визир и строительный уровень. Если стены имеют отличие более 4 мм с противоположных сторон, плиту следует монтировать повторно. Её поднимают, подправляют раствор и добавляют смесь в больших количествах с низкой стороны. Если цемент начал застывать, лучше удалить его и замесить повторно. Даже после добавления воды в старую смесь она уже не приобретёт желаемой прочности. При отсутствии проблем с уровнем выполняется крепление плит.

Для фиксации ЖБ панелей к монтажным петлям привариваются анкера. Далее петли свариваются между собой. Щели заполняют цементом. Чтобы предотвратить высыпание раствора снизу, в зазор засыпают щебень (до 2 см).

В процессе крепления пригодятся инструменты:

• кран;
• компрессорная установка;
• подмостки;
• строительные уровни;
• молотки, в том числе отбойные;
• ломы;
• кельмы;
• ножовки по металлу;
• резервуар или поверхность для приготовления раствора.

Анкеровка

Процедура анкерования производится после того, как перекрытие установлено. Анкера скрепляют плиты со стенами и между собой. Эта технология помогает усилить жесткость и крепость конструкции. Крепеж изготавливается из металлических сплавов, чаще из оцинкованной или нержавеющей стали.

Для строповки высокоплотных элементов применяют крепления в форме буквы «Г». У них длина загиба бывает от 30 до 40 сантиметров. Устанавливаются такие детали на 3 метра друг от друга. Смежные плиты крепятся поперечным способом, крайние – диагональным.

Алгоритм действий при анкеровке следующий:

• крепеж сгибается с одной стороны под проушину в плите;
• смежные анкеры стягиваются до предела, после чего привариваются к монтажной петле;
• межпанельные швы закрываются раствором.

Анкеровку можно выполнять силами двух рабочих.

Особенности установки сборных плит перекрытия в частном строительстве

Процедура подобна предыдущим методам, но есть отличия, которые наступают вследствие уменьшения габаритов и массы плит. Даже с уменьшением веса, нагрузка на опорные элементы остаётся высокой. Чтобы предотвратить разрушение строения придётся увеличить смету на заказ просчёта нагрузки, устройство фундамента, утолщение стен. Дополнительной затратой является необходимость найма квалифицированных рабочих с опытом работы.

Проще выполнять перекрытие из деревянного бруса, методика значительно легче и менее затратная. Однозначное предпочтение ЖБ плитам отдают при возведении плоской кровли. Сверху панелей просто укладывается рулонный или листовой кровельный материал. При использовании ЖБ плит для кровли, получают более долговечное и прочное покрытие.

Калькуляторы и бесплатные программы для проектирования

Для постройки собственного дома тратить время на изучение сложных программ для расчета перекрытия излишне. Специально для тех, кто строит дом своими руками, разработаны несложные инструменты.

Чертеж плиты перекрытия созданный в специальной программе

Среди подобного софта есть платный и бесплатный, предназначенный для скачивания, и работающий on-line. Программы для расчета деревянных перекрытий. Если дом, который предстоит построить, деревянный, то для расчета перекрытия удобнее воспользоваться простым софтом.

Инструмент для подсчета нагрузки балок из клееного и профилированного бруса. Основное направление – многопролетные элементы.