Характеристики плит

Железобетонные плиты перекрытий являются ответственными несущими элементами каркаса здания.

В отличие от вертикальных стен, колонн и пилонов, нагрузки на которые собираются по всей высоте сооружения, горизонтальные перекрытия работают индивидуально, в пределах каждого этажа.

Перекрытия также разделяют внутреннее полезное пространство объекта недвижимости на горизонтальные уровни и объединяют вертикальные конструкции в единую пространственную раму.

Чтобы правильно рассчитать и подобрать данные элементы для последующей безопасной эксплуатации здания, необходимо знать характеристики плит перекрытий из бетона.

Содержание

Технические характеристики
Почему важно учитывать технические особенности?
Заключение

Технические характеристики

Диски перекрытий могут устраиваться в виде неразрывной конструктивной схемы равномерным распределением внутренних усилий по всему объёму элемента при устройстве монолитного сооружения.

В случае применения сборных плит, каждая из них работает по собственной схеме, а их прочностные и функциональные параметры должны совпадать для обеспечения совместной работы в сооружении на период эксплуатации. Ниже представлены основные технические характеристики перекрытий из бетона и железобетона.

Допустимый прогиб

Любой несущий конструктивный элемент, назначаемый в здании или сооружении, подбирается из условий расчёта по 2 группам предельных состояний:

1 группа – расчёт по прочности. Назначенное сечение не теряет несущую способность под действием всех приложенных нагрузок на период монтажа и эксплуатации.
2 группа – расчёт по деформациям. В данном случае прогиб или иное изменение геометрических параметров конструкции не должны влиять на эксплуатационные характеристики объекта.

Если подобранное сечение пролётной конструкции удовлетворяет показателям прочности, результаты расчёта по предельным состояниям второй группы могут показать значение вертикальных перемещений, выходящее за допустимые параметры.

То, на сколько прогибается плита перекрытия зависит от следующих критериев:

Длина пролёта, который перекрывается несущей конструкцией.
Рабочая высота сечения элемента, определяющая его жёсткость.
Тип опирания и сопряжения со стенами, колоннами или пилонами. Показатель влияет на количество степеней свободы элемента при комплексном расчёте пространственной рамы.
Количество рабочей арматуры, заложенной в конструкцию. Стальной скелет внутри бетонного перекрытия воспринимает растягивающие усилия в нижней части по центру пролёта, препятствуя как прогибу, так и предельному раскрытию трещин.
Класс бетона, являющийся главным показателем его предельной прочности на сжатие.
Условия твердения бетона. При устройстве монолитной плиты в условиях строительной площадки принимается понижающий коэффициент, определяющий менее благоприятные условия, в отличие от автоклавного твердения сборных перекрытий на заводе.
Суммарный показатель всех приложенных к элементу нагрузок – постоянных, временных (эксплуатационных) и особых (штамповых, линейных или точечных).
Наличие дополнительных усиливающих конструкций в составе расчётной схемы (балок, капителей, промежуточных опор).

Расчёт прогибов ведётся, исходя из перечисленных выше критериев, определяющих граничные условия при работе плиты перекрытия.

Полученные значения вертикальных перемещений сравниваются с предельно допустимыми величинами, указанными в таблицах СНиП и СП, в частности:

при L (величина пролёта) < 1000 мм, допустимый прогиб может составлять величину L/120;
L = 3 м – максимальный прогиб L/150;
L = 6 м – максимальный прогиб L/200;
L = 12 – 24 м – максимальный прогиб L/250;
L > 24 м – максимальный прогиб L/300.

Таким образом, при пролёте 3,6 метра, вертикальное перемещение плиты может быть не более L/160 (значение получено по методу интерполяции соседних величин), или 3600 / 160 = 22,5 мм.

Предел огнестойкости

Огнестойкость горизонтальных элементов характеризуется их способностью сохранять прочностные и эксплуатационные свойства под воздействием открытого огня при пожаре. Показатель выражается в минутах и имеет следующую классификацию:

R – потеря несущей способности, то есть количество времени, в течение которого может производиться эвакуация людей из горящего здания до начала обрушения конструкций.
E – потеря эксплуатационных свойств, когда перекрытие больше не может отвечать результатам расчёта по предельным состояниям второй группы.
I – потеря теплоизоляционных характеристик.
REI – комплексный показатель огнестойкости, применяемый к железобетонным плитам перекрытий.

Огнестойкость конструкции зависит от общей жёсткости элемента, величины защитного слоя бетона и заводских характеристик материалов.

В соответствии с таблицами, приведёнными в нормативной документации, предельно допустимый показатель огнестойкости характеризует класс пожарной безопасности объекта недвижимости:

I – самый высокий, относится к общественным зданиям и сооружениям, предусматривающим длительное пребывание большого количества людей. REI не менее 60 минут.
II – применяется при проектировании многоквартирных жилых домов. REI не менее 45 минут.
III – менее ответственные сооружения, не предусматривающие длительное пребывание людей, REI 45 минут.
IV – технические объекты, не предназначенные для пребыванию людей – REI 15 минут.
V – все прочие сооружения – класс огнестойкости перекрытий не нормируется.

От класса пожарной безопасности и предельной огнестойкости зависит марка бетона и арматуры, а также некоторые конструктивные особенности, учитываемые при проектировании объекта.

Экологичность

Плиты перекрытий из бетона не должны оказывать негативного влияния на здоровье человека, что говорит об экологичности конструкции и используемых в ней материалов. Данный показатель зависит от следующих факторов:

Цемент, используемый при приготовлении бетонной смеси не должен излучать радиоактивные волны.
Если в бетон добавляются пластификаторы или другие химические примеси, они не должны выделять в атмосферу токсичные вещества.
После твердения остатки вяжущего вещества не должны пылить и забивать дыхательные пути человека.
При монтаже монолитных плит опалубка должна смазываться только минеральными маслами, не содержащими канцерогенных веществ.

При несоблюдении этих условий, перед принятием объекта в эксплуатацию государственная комиссия может потребовать проведение дополнительные мероприятий, повышающих экологические показатели конструкции.

Морозостойкость

Данный параметр актуален не для каждого конструктивного элемента, так как большинство плит перекрытий эксплуатируются в условиях отапливаемых помещений. Однако идеальные условия наступают далеко не всегда.

Также, части несущих конструкций могут устраиваться на улице, например, торцы плит в многоэтажных монолитных жилых домах, балконные элементы или террасы.

Морозостойкость обозначается латинской буквой F с числовым индексом, означающим предельно допустимое количество переходов температуры через нулевую отметку в год.

Данный показатель зависит от климатических условий, при которых эксплуатируется объект недвижимости. На практике выделяют 3 типа морозостойкости плит перекрытий:

умеренные условия – F50 – F200;
суровые – F200 – F400;
особо суровые – F400 – F600.

Как правило, в московском регионе при изготовлении плит перекрытий используется бетон с маркой по морозостойкости F125 – F150.

Теплопроводность

Сопротивление теплопередаче бетона не удовлетворяет требованиям по обеспечению энергоэффективности ограждающих конструкций, так как материал обладает малой пористостью и, соответственно, высокой теплопроводностью.

Таким образом, коэффициент теплопроводности тяжёлого бетона со средней плотностью D 300 – D400 колеблется в пределах l = 1.2 – 1.5 Вт/(м ^оС), в то время, как эффективный утеплитель из пенополистирола обеспечивает данный показатель l = 0,029 – 0,035 Вт/(м ^оС).

Это означает, что для повышения теплоизоляционных свойств конструкции необходимо обеспечивать дополнительные мероприятия:

В монолитных плитах – установка термовкладышей по границам уличной и отапливаемой зон для предотвращения образования мостиков холода.
В сборных элементах – устройство пустот, повышающих теплотехническую неоднородность и, соответственно, сопротивление теплопередаче.
При устройстве перекрытия между помещениями с разными температурными режимами (цокольное, чердачное и т. д.) формируется конструкция пирога пола с изолирующими материалами, повышающими энергоэффективность объекта.

При расчёте сопротивления теплопередаче плит перекрытия принимается разность температур по обе стороны конструкции, а также показатели теплопроводности каждого элемента пола или потолка.

Влагостойкость

Данный показатель характеризуется способностью конструктивного элемента сопротивляться проникновению воды. На основе данного критерия бетон, входящий в состав перекрытий, имеет марку по водонепроницаемости, которая обозначается латинской буквой W с числовым значением. Цифры означают предельное давление водной среды, которое может воспринять конструктивный элемент.

Параметр зависит от класса бетона:

B7,5 – B12,5 – W = 2;
B15 – B20 – W = 4;
B22,5 – B25 – W = 6;
B30 – B35 – W = 8;
Свыше B35 – W = 10 – 18.

В условиях стандартной эксплуатации плит перекрытий в жилых и общественных зданиях, применяется марка по влагостойкости W = 4 – 6. В чердачных или цокольных плитах марка увеличивается до W = 6 – 8. Повышенные значения относятся к специальным сооружениям.

Шумоизоляция

При монтаже несущих горизонтальных элементов конструкция должна отвечать требованиям по обеспечению шумоизоляции и сопротивлению передаче вибрационных воздействий.

Звукопроницаемость плит зависит от частотности шумовых воздействий и общей толщины ограждающей бетонной конструкции:

При толщине 160 мм и частотности в пределах 250 – 2000 Гц, элемент обеспечивает шумопоглощение 47 – 63 дБ.
200 мм (250 – 4000 Гц) 44 – 65 дБ.
300 мм (250 – 4000 Гц) 50 – 69 дБ.

Данных параметров не хватает для удовлетворения нормам СанПин, и застройщики обязаны предусмотреть дополнительные мероприятия для устранения слышимости. Они заключаются в устройстве звукоизоляционных подложек в составе пирога пола конструкции перекрытия.

Нормативные значения индексов изоляции воздушного шума приведены в СП 23-103-2003.

Размеры

Данный параметр нормируется исключительно для сборных ЖБИ элементов, в соответствии с требованиями ГОСТ, основанными на обеспечении стандартизации изделий. Различные типы конструктивных элементов имеют собственные размерные линейки, в соответствии с требованиями нормативных документов:

Многопустотные плиты типа ПК:
- Толщина – 160 – 300 мм (ПК, ПКТ, ПГ)
- Длина от 1,2 до 12 м.
- Ширина от 0,9 до 4,8 м, в зависимости от количества точек опирания и объёмно-планировочных параметров помещения.
Многопустотные плиты типа ПБ (экструдированные, вибропрессованные):
- Толщина 160, 220, 260, 300, 400 мм.
- Длина – любая, в пределах 12 м, так как линейная заводская конструкция нарезается, согласно спецификации к рабочему проекту.
- Ширина – 900 – 3600 мм с модульным шагом 300 мм.
Ребристые плиты типа ПКТ:
- Толщина 90, 120, 150 мм.
- Длина 1200 – 9000 мм с шагом 300 мм.
- Ширина 400 – 1200 мм.
- Высота ребра 300 или 400 мм.
Сплошные плиты:
- Толщина 120 – 200 мм.
- Длина 1600 – 5000 мм с шагом 100 мм.
- Ширина 900 – 2400 мм с шагом 100 мм.

В зависимости от габаритов, пролётные конструкции имеют разную несущую способность, исходя из предельной нагрузки на 1 м² площади, что влияет на коэффициент армирования и стоимость изделий.

Дополнительно о размерах в этой статье.

Срок службы железобетонных панелей

Данный критерий должен удовлетворять нормативным требованиям СНиП, предъявляемым к капитальным сооружениям, в зависимости от их класса по долговечности.

Общий срок службы железобетонных плит перекрытий в жилых и общественных зданиях составляет 75 – 150 лет без необходимости проведения капитального ремонта, реконструкции или усиления ответственных пролётных элементов.

Прочность

Величина определяется расчётом и зависит от способности конструктивного элемента оставаться в статическом положении под действием всех приложенных к нему нагрузок. Показатель зависит от следующих критериев:

Геометрических характеристик сечения.
Класса и количества арматуры в конструкции.
Расчётной прочности бетона, входящего в состав элемента.
Величины пролёта, перекрываемого плитой.
Величины приложенных внешних нагрузок на элемент.
Условий эксплуатации здания или сооружения.
Наличия вредных факторов, влияющих на прочность перекрытия.
Особых условий.

При строительстве гражданских зданий и сооружений, к несущим пролётным элементам из сборных ЖБ плит предъявляются требования по обеспечению нормальной эксплуатации под предельной нагрузкой в пределах 800 – 1500 кгс/м².

При монтаже монолитного диска перекрытия, данные параметры назначаются индивидуально, по результатам расчёта многократно статически неопределимой пространственной рамы.

Вес

Масса пролётных конструкций актуальна при выборе грузоподъёмных механизмов для монтажа сборных ЖБИ изделий. При возведении стандартных гражданских жилых и общественных зданий, вес элементов составляет от 0,9 до 3,6 тонн.

При строительстве большепролётных сооружений с величиной пролёта 9, 12 или более метров, параметр может увеличиваться до 4,5 – 7,5 тонн, и для таких объектов требуется специальная техника.

Подробная статья о массе ЖБ плит перекрытий здесь.

Допустимые нагрузки

Предельные нагрузки, которые допускается приложить к пролётным сооружениям складываются из следующих составляющих:

Собственный вес несущего элемента.
Масса конструкций пола, полученная по результатам послойного суммирования.
Временные нагрузки, прикладываемые при эксплуатации помещений. В жилых и офисных зданиях величина варьируется от 150 до 300 кг/м^{2прочно}, а в гражданских сооружениях, предусматривающих длительное пребывание большого количества людей – от 300 до 600 кг/м².
Особые штамповые или точечные нагрузки (например, от движения пожарной техники или от массы специального тяжёлого оборудования).

Все расчётные нагрузки складываются в сочетаниях и прикладываются к перекрытию с учётом повышающих коэффициентов, зависящих от особенностей материала, условий работы и других факторов.

Еще больше информации о допустимых нагрузках можно найти тут.

Почему важно учитывать технические особенности?

Перечисленные выше технические характеристики крайне важны при выборе типа и геометрических параметров плиты перекрытия. Если пренебречь этими критериями, возможно наступление следующих ситуаций:

Сооружение не будет удовлетворять требованиям по обеспечению прочности и безопасной эксплуатации.
Перекрытие не сможет обеспечить безопасную эвакуацию людей в случае пожара.
Теплотехнический режим в помещении не обеспечит требования по энергоэффективности.
Передача вибрационных нагрузок не обеспечит комфортное пребывание в здании.
Предельные деформации повлияют на эстетико-психологические свойства конструкции.

Последствия нарушений выполнения требований по безопасной эксплуатации могут оказаться весьма плачевными. Государственная комиссия не примет объект в эксплуатацию, и застройщику придётся провести дополнительные мероприятия, вплоть до разборки и повторного монтажа ответственных пролётных конструкций.

Заключение

При выборе плит перекрытий для монтажа в жилом, общественном или промышленном сооружении, необходимо обращать внимание на технические характеристики изделий. Главными параметрами являются показатели предельной прочности и деформативности элементов.

С повышенным вниманием также следует отнестись к классу пожарной безопасности конструкций, морозостойкости и водонепроницаемости бетона. При выборе грузоподъёмного механизма для монтажа следует учесть геометрические параметры и массу каждого изделия.