Каким должно быть опирание плиты перекрытия на стену: нормы, требования и виды

Железобетонные плиты перекрытий одновременно выполняют роли ограждающих и несущих конструкций зданий или сооружений.

Ещё одна функция, которая возлагается на данные конструктивные элементы – обеспечение общей геометрической неизменяемости пространственной рамы каркаса.

Это достигается за счёт объединения несущих вертикальных элементов горизонтальным диском, в пределах каждого этажа. Для обеспечения совместной работы стен, колонн или пилонов с плитами перекрытий, необходимо задать шарнирные или жёсткие узлы для их сопряжения, что, в свою очередь, зависит от характера опирания перекрытий на стены.

Что означает понятие?

Перекрытия всегда работают в здании в пределах одного этажа, воспринимая постоянные и временные нагрузки от собственного веса, массы полов, оборудования, предметов мебели и людей, эксплуатирующих помещение.

При приложении внешних сил, в элементе возникают внутренние усилия, которые определяют геометрическое сечение и позволяют рассчитать пролётное сооружение по 2 группам предельных состояний.

В то же время, в плите перекрытия, вместе с приложенными к ней нагрузками, возникают опорные реакции, которые концентрируются в местах опирания элементов на стены или точечные вертикальные конструкции. Эти реакции распределяются по площадке опирания и, чем больше её площадь, тем меньше величина нагрузки на каждый см2 вертикального элемента.

Таким образом, глубина заделки перекрытия в стену – важный параметр, влияющий как значение приопорного поперечного усилия Q в плите, так и осевого усилия N, возникающего в стене или колонне. Также величина заделки влияет на возможность местного смятия или скалывания ЖБ изделия при передаче нагрузки.

Требования СНиП

Глубина заделки плиты перекрытия в стену нормируется, исходя из требований СНиП 2.08.01-85 («Жилые здания»), а также СП 335.1325800.2017 («Крупнопанельные конструктивные системы. Правила проектирования»). Согласно информации, содержащейся в справочных таблицах данных документов, разработанных на основании статических расчётов по 2 группам предельных состояний, минимальная и максимальная требуемая величина опирания перекрытия составляет:

• 40 мм при опирании по 4 сторонам. То же условие при опирании по 3 сторонам (если контактная поверхность проходит вдоль обеих длинных стен).
• 50 мм – в случае укладки плиты на две опоры в пролёте до 4200 мм. Та же величина требуется при опирании перекрытия по 3 сторонам, если линия контакта проходит лишь через одну из двух длинных стен.
• 70 мм – при опирании на 2 стены при пролёте от 4200 до 6000 мм.
• 90 мм – при наличии двух опор и длине перекрытия более 6000 мм.

Если речь идёт о монолитном каркасе здания, то жёсткая заделка горизонтальных и вертикальных железобетонных элементов достигается при полном опирании перекрытия на стену. При увеличении площади контакта поверхности стены и перекрытия, равномерно распределённая нагрузка снижается, что позволяет уменьшить глубину заделки.

Важно! Как правило, при монтаже сборных плит типа ПК или ПБ, строители перестраховываются и обеспечивают стандартную величину заделки 120 мм, что кратно ½ линейного размера стандартного глиняного кирпича.

Способы установки

Существует 3 основных способа опирания пролётных конструкций на стены, каждый из которых имеет как преимущества, так и недостатки:

1. По двум сторонам – плита работает по классической балочной схеме, как изгибаемый элемент, под действием постоянных и временных нагрузок. Подходит для монтажа в любом помещении.

   

   Плюсы: конструкция поддаётся элементарному расчёту, исключающем ошибки при подборе типа перекрытия.

   Минусы: повышенное значение опорных реакций приводит к необходимости обеспечения глубокой заделки пролётного элемента в стену для увеличения площади контакта.

2. По трём сторонам. Конструкция используется при необходимости формирования двухсветного пространства в высоком помещении, либо при устройстве лоджии в плоскости фасада здания. Существует 2 подвида такого опирания:
   • По двум коротким и одной длинной стороне.
   • По двум длинным и одной короткой стороне.

   Плюсы: в обоих случаях площадь контакта увеличивается, по сравнению с опиранием по 2 сторонам. Соответственно, давление от веса плиты на 1 см2 снижается, и глубину заделки допускается уменьшить.

   Минусы: перекрытие перестаёт подчиняться линейной зависимости при расчёте по 2 группам предельных состояний.

   При опирании возникают неравномерные прогибы, когда одна длинная сторона полностью лежит на опоре, а вторая выполняет роль пролётной конструкции, деформируясь под нагрузкой. Если рядом с такой плитой лежит элемент перекрытия, опёртый по 2 сторонам, то разница в прогибах может быть заметна невооружённым глазом.

3. По четырём сторонам – плита накрывает единой конструкцией всё пространство комнаты. Применяется, когда к помещению предъявляются особые требования (например, по обеспечению герметичности перекрытия).

   Плюсы: минимальное давление на опоры исключает локальное смятие. Допускается уменьшение площади контакта перекрытия со стеной.

   Минусы: при соотношении сторон плиты a/b или b/a < 2, конструкция начинает работать, как опёртая по контуру и требует двойного расчёта в продольном и в поперечном направлении. Это приводит к увеличению количества рабочей арматуры и, соответственно, удорожанию конструкции.

На практике чаще всего используются сборные железобетонные плиты с опиранием по 2 сторонам, так как эта конструкция считается оптимальной с точки зрения монтажа и эксплуатации под нагрузкой.

Как составляется схема?

При оформлении рабочего проекта жилой комнаты или общественного здания, схема опирания плит перекрытий зависит как от расчётных, так и от конструктивных и функциональных параметров.

При создании чертежа с раскладкой ЖБИ плит, проектировщик принимает во внимание следующие факторы:

• 

  Требования нормативной документации.

• Толщина стеновых конструкций. Например, при толщине внутренней кирпичной стены 250 мм, опёртое по контуру перекрытие допускается заделывать только на 40 мм.

  Однако, если конструктивная схема предусматривает опирание плит с обеих сторон стены, то суммарная глубина заделки составит 80 мм.

  В результате, на торце вертикальной конструкции останется технологический зазор 170 мм, а для формирования монтажного стыка достаточно 20 – 30 мм. Это приводит к тому, что проектировщик искусственно увеличивает глубину заделки во избежание появления свободного пространства.

• Материал несущих стен. Если верхние венцы каменной кладки объединяются монолитным ЖБ поясом, то его однородная структура позволяет выдержать требования СНиП. Когда опирание происходит на кирпичную или крупноблочную конструкцию, человеческий фактор может повлиять на её местную прочность, в результате чего заделку следует выполнять с превышением нормативных требований – до 120 мм.
• Пролёт плиты перекрытия. Здесь следует учесть, что при устройстве протяжённой плиты (6 м и более) величина прогиба может достигать 30 – 40 мм, из-за чего изделие деформируется, и площадь контакта со стеной может уменьшится. В связи с этим, следует искусственно увеличить глубину заделки перекрытия.
• Наличие эффективной теплоизоляции. Условие касается опирания на несущую часть наружной стены. Плита перекрытия должна находиться в пределах тёплого контура здания, во избежание образования мостиков холода. Поэтому, опирание следует предусмотреть таким образом, чтобы теплоизоляционный слой не стал тоньше.
• Сейсмическая активность местности, где производятся монтажные работы – для таких перекрытий предусматривается увеличение площади опирания, а также закладные детали для организации сварных швов.

Схема должна отображать величину заделки для каждого элемента на этаже. Если проектировщик добился универсальности и обеспечил единую глубину заделки, следует указать этот факт в примечаниях к графическим материалам.

Правила проектирования узлов сопряжения

При выполнении рабочего проекта монтажа плит перекрытий, помимо основной схемы раскладки элементов, следует предусмотреть деталировку узлов с указанием всех нюансов при сопряжении горизонтальных и вертикальных элементов.

Рабочий чертёж узла сопряжения сборной железобетонной плиты перекрытия с ограждающей вертикальной конструкцией должен отображать следующие детали:

• Плиту заданной толщины в разрезе.
• Полный состав наружной стены с учётом облицовки, забутовки и утеплителя.
• Глубину заделки конструкции в стену.
• Элементы крепления для обеспечения связи (ц/п раствор, закладные детали).
• При наличии ЖБ пояса – разрез по данному элементу.
• Схема армирования узла сопряжения.
• Наличие упругой вставки по торцу плиты.
• Схема заполнения пространства между перекрытием и облицовкой стены.
• Если предусматривается проектом – схема пирога чистого пола с узлом примыкания к внутренней части вертикальной ограждающей конструкции.
• При деталировке узла на типовом этаже – изображение вышележащей наружной стены.

Если плита перекрытия одновременно ложится на участки стены, с разным конструктивным исполнением (например, в месте расположения перемычек над оконными проёмами) то узел необходимо продублировать для всех ситуаций.

При деталировке опирания плиты на внутренние несущие стены, все элементы чертежа указываются аналогично описанному выше алгоритму. При наличии дополнительных деталей конструкции, они также указываются на узле:

• Если плита расположена не в крайнем пролёте, проектировщик изображает 2 горизонтальные конструкции и описывает решения по их сопряжению.
• Если сопряжение элементов предусматривает скрутки или сварку, то такие детали также указываются в проекте с назначением шага, длины шва и прочих особенностей.
• Если в толще несущей внутренней стены расположены вентканалы, влияющие на монтажную схему, такие сечения выносятся отдельным чертежом.

Все дополнительные расходные материалы, заложенные в проекте, отображаются также в спецификации к чертежу, с указанием их марок и количества.

Технология монтажа

При монтаже сборных ЖБИ плит перекрытия в условиях строительной площадки, типовой узел сопряжения выполняется согласно следующему алгоритму:

1. Кладка несущих стен завершается за 2 – 3 ряда до проектной отметки высоты этажа.
2. По линиям опирания плит организуется армированный монолитный пояс, позволяющий равномерно распределить опорные реакции от перекрытия по всему объёму кладки. В некоторых случаях проект не предусматривает подобную конструкцию, и монтаж пролётных конструкций ведётся по подстилающему слою из жёсткой ц/п смеси.
3. Поверх пояса наносится подстилающий слой, разглаженный по всей предполагаемой площади опирания плиты.
4. К элементу перекрытия крепятся строповочный кронштейн, либо цепи через монтажные петли.
5. Грузоподъёмный механизм поднимает плиту на нужную отметку, а монтажники аккуратно подводят его к площадке опирания.
6. Автомобильный или башенный кран медленно опускает плиту на площадку опирания под контролем монтажников.
7. При незначительном отклонении положения конструкции, рабочие поправляют элемент ломами или кувалдой через деревянный брусок.
8. По аналогичному принципу укладываются следующие элементы перекрытия.
9. Когда монтаж сборных ЖБИ изделий окончен, рабочие производят зачеканку швов жёсткой цементно-песчаной смесью.
10. В монтажные петли плит устанавливаются арматурные анкера, которые впоследствии пересекаются «крест-накрест».
11. Анкера свариваются между собой, а петли прижимаются к горизонтальной поверхности кувалдами.

По завершении монтажных работ начинается устройство монолитных участков, если раскладка плит предусматривает такое конструктивное решение.

Ошибки в процессе работ

Расчёт площадки опирания плиты перекрытия на стены является ответственным процессом, от правильного выполнения которого зависит безопасность при эксплуатации будущего сооружения.

Если проектировщик допускает ошибки, отступает от нормативных требований или упускает важные детали при выполнении сопряжения, возможно наступление тяжёлых последствий:

• При недостаточно глубокой заделке может произойти местное смятие кладки, что чревато потерей геометрической неизменяемости всего сооружения с последующим обрушением.
• При глубокой заделке могут образоваться зоны промерзания конструкции, скопление конденсата от точки росы в помещении.
• При похождении сквозь вентканалы может понадобиться частичная подрезка торца плиты.
• Если фактически возведённые стены имеют незначительное отклонение от вертикальной оси, а проектировщик не предусмотрел запас при расчёте опирания, вся конструкция перекрытия перестанет удовлетворять требованиям СНиП.

Таким образом, при расчёте опирания плиты перекрытия на стены следует учесть все особенности монтажа конструкции – от рекомендованных нормативными документами значений до человеческого фактора и возможных отклонений конструкции от проектных габаритов.

Заключение

Опирание плит перекрытия на стену – это важный расчётный параметр, который должен учитывать множество факторов. Глубина заделки не может быть ниже значений, указанных в СНиП, удовлетворять результатам расчёта и не вызывать локальное смятие конструктивных элементов.

Монтаж и сопряжение горизонтальных конструкций с вертикальными должен проводиться в соответствии с проектными решениями, а в составе альбома должна присутствовать деталировка каждого узла.