От чего зависит вес железобетонной плиты перекрытия и как его определить?

Что такое плита перекрытия? Это изделие из железобетона промышленного производства, которое широко применяется при создании несущей конструкции сооружения.

В статье рассмотрено, какие бывают виды плит, что подразумевается под весом плиты перекрытия, от чего зависит масса плит, как она рассчитывается и каковы могут быть последствия неправильного определения веса бетонного перекрытия.

Что означает?

Изделия этого типа являются частью остова здания. Они отвечают в том числе и за жесткость всего сооружения. Для изготовления этих деталей применяют разные сорта бетона, что обуславливает наличие определенных преимуществ.

В частности, плиты отличаются прочностью, продолжительным периодом эксплуатации, стойкостью к атмосферным осадкам. Но в то же время рассматриваемым ЖБИ присущи недостатки: большая масса, внутреннее напряжение, относительно высокая звуко- и теплопроводимость.

Необходимо вспомнить, что имеется два понятия веса – удельный и объемный:

1. Под удельным весом ЖБИ понимают удельный вес материала, обладающего 100% плотностью, в котором отсутствуют поры. ЖБИ формируются из нескольких частей. Для их создания используют разные наполнители, которые придают им структуру. Расчет удельного веса плиты выполняют путем сложения удельного веса отдельных частей смеси, в том числе и воды, используемых в производстве ЖБИ, а также арматуры.
2. Объемная масса имеет основное значение, так как этот показатель показывает физические характеристики этого изделия. Значимость расчетных сведений невозможно переоценить. Так, чем ниже объемная масса ЖБ-конструкции, тем меньше потребуется затрат энергии на перемещение. Но значение не может быть меньше разрешенного минимального. В этом случае изделие сможет выполнять свои функции.

Из чего складывается масса 1 элемента?

При создании проектов зданий и строений инженеры выясняют массу ЖБ-конструкции, используя сведения из специальных таблиц, размещаемых в нормативной документации (СНиПы и ГОСТы).

Данные о массе изделия указаны в транспортных документах в разделе Параметры отгружаемого изделия.

Общая масса так или иначе связана со следующими факторами:

• разновидность и особенности конструкции ЖБИ;
• массово-габаритные параметры;
• наличие технологических пустот;
• параметры бетона, применяемого для производства детали и арматуры.

Примечание. Так как в конструкции ЖБИ имеются уклоны, пазы для монтажа, пустоты, то его фактический вес окажется несколько меньше полученного «на бумаге». Это важно помнить при проведении расчетов.

Какой бывает ЖБ панель по размерам и функциям?

Плита перекрытия — одно из самых востребованных ЖБИ. Она является горизонтальной несущей конструкцией, предназначенной для разделения строения на этажи. Плиты перекрытия изготавливают в форме параллелепипеда. К основным функциям можно отнести обеспечение:

• Пожарной безопасности строения.
• Тепловой защиты.
• Звукоизоляции между этажами.

Массо-габаритные характеристики изделий напрямую связаны с их назначением. Вес изделий, выпускаемых в России, варьируется от 960 кг до 5 тонн. Так, стандартная 6-метровая ПК 60-15-8, применяемая при строительстве самых разнообразных зданий, весит 2850 кг.

Производители выпускают множество вариаций плит. Основные:

• Пустотная. Основное отличие типа заключается в том, что внутри плиты обустроены воздушные камеры.

  Наличие этих камер повышает жесткость конструкции и допускает установку ее в места с высокой силовой нагрузкой.

  Воздушные камеры позволяют скрытно прокладывать провода (как силовые, так и слаботочные). Пустоты заметно снижают массу.

  Так, масса пустотной плиты размером 1500*6000 мм составляет 3 тонны, что облегчает ее транспортировку и монтаж. Подобные плиты широко используют при строительстве загородных домов, гаражей, торговых центров и пр.

• Сплошная. Достоинство этого изделия – высокая несущая способность. Вес обычно составляет около 7 тонн. Это допускает использование сплошных плит в строениях с предельной нагрузкой более 800 кг/м², в т.ч. зданий с массивным каркасом.
• Ребристая. Это ЖБИ в форме буквы «П», имеет продольные ребра вверху. Использование перекрытий этой категории при возведении жилых домов не практикуется, так как они не допускают формирование потолка. Другая особенность – наличие мощного арматурного каркаса. Он позволяет выдерживать солидные изгибающие усилия. Вес такой плиты (например, ПАIIIв/3х6-2 с размером 5970х2980х300) может составлять 2,68 т. 

Для чего надо знать?

Плита характеризуется множеством параметров. Вес – одна из самых важных, так как используется для расчета нагрузки на стены и фундамент. Не говоря уже о необходимости расчета несущей нагрузки на сооружение. Знать вес ЖБИ надо как минимум для того, чтобы рассчитать, какой кран потребуется для выполнения монтажных работ. 

Справка. Длину ЖБИ подбирают следующим образом: она должна соответствовать сумме расстояния между стенами и ширины опоры на кладку, несущие конструкции. Ширину рассчитывают исходя из того, сколько штук перекроют поперечное расстояние. Ненесущие перегородки не учитываются – плиты укладываются вплотную к ним либо поверх (без опоры).

Требования и таблицы

В действующих нормативных актах нет прямого указания на ограничения массы плит для разных типов стен и для разных типов фундаментов, однако подобные требования косвенно вытекают из СНиП II-22-81, в котором установлены расчетные сопротивления сжатию кладки из кирпича всех видов, а также бетонных блоков и камней.

Т.е. масса ЖБИ должна соответствовать данному показателю кладки. Исходя из этих нагрузок, еще на стадии проектирования, должна высчитываться максимальная масса перекрытий и подбираться оптимальные решения. В документе приведено множество необходимых таблиц и формул для расчета сопротивления сжатию кладки на разные типы стен. Нет нужды приводить их, поскольку эта тема заслуживает отдельной статьи.

Для справки приведена таблица сопротивления сжатию для кирпичной кладки:

Для керамического камня:

Для бетона:

Где R, МПА соответствует кг в сек/м³.

Несущую способность рассчитывают по самым загруженным стенам нижнего этажа. Выбирают минимально узкие части стены (обычно это проемы дверей или окон). Расчет каждого этажа и суммирование показывают общую нагрузку здания. Исходя из допустимой нагрузки, принимается решение о допустимости применения плит того или иного веса.

В СНиП 2.02.01-83 содержатся предельные нагрузки на фундамент (учитываются разные виды грунта). Провести расчет оснований по несущей способности помогут многочисленные таблицы и сложные формулы вычисления. К слову, в этом же документе также указана зависимость глубины заложения фундамента от нагрузки на него, рельефа, характеристик грунта и т.д.

Поэтому предназначение здания будет влиять на его конструкционные особенности, в т.ч. тип и массу используемых плит перекрытий, что влияет также на выбор материала кладки и характеристик фундамента. 

Сколько весит: методика расчета массы

На массу данного типа ЖБИ оказывают влияние три ключевых характеристики:

• Плотность основного материала.
• Типоразмер применяемой арматуры либо знание ее веса в 1 куб.м.
• Форма изделия.

Масса типовой конструкции, имеющей прямоугольную форму рассчитывают на основании выражения:

m=l*b*c*p+ma, где

• l — длина;
• b — ширина;
• h — высота;
• p — плотность бетона;
• ma — вес используемой арматуры.

Все эти параметры можно узнать из документации на ЖБИ.

Пример расчета веса плиты длиной 6 м, шириной 1,5 м, высотой 20 см из бетона плотностью 1400 кг/м³ и весом арматуры 80 кг/1 м³:

M = 6*1,5*02,*1400+ (80*1,8) = 2124 кг.

Для сведения, вес арматуры в 1 м³ ЖБИ таков:

Для проведения ориентировочных расчетов потребуется использование справочных данных, которые у каждой марки бетона разные:

Необходимо учесть, то, что вес плиты рассчитывают, руководствуясь суммой массы бетона и веса арматуры, использованных при производстве ЖБ изделий. Расход арматуры – это справочная величина и ее можно найти в строительных нормативах.

Последствия неправильного определения

Безопасность и надежность строения напрямую зависят от правильности всех произведенных расчетов, в т.ч. массы каждой конкретной плиты. Нагрузки на стены и фундамент рассчитываются с учетом массы бетонных перекрытий. Поэтому ошибки на этом этапе чреваты повышенным износом здания, его обрушением и человеческими жертвами.  

Заключение

Плиты перекрытий играют важную роль в строительстве, поскольку эти элементы предназначены для разделения пространства на этажи и придают всему строению жесткость. Определение точного веса плиты — один из гарантов успешного строительства.