Лестницы являются сложными конструкциями, функцией которых является не только украшение дома, но и обеспечение безопасного спуска и подъема. Если вы начали строительство нового дома, то расположение лестниц, скорее всего, уже учтено в проекте здания. В таком случае заранее оставляется проем в перекрытии, где в дальнейшем разместят лестницу. Однако, бывает так, что при проектировании здания не были учтены некоторые детали, поэтому проемы в перекрытиях под новую лестницу приходится делать в уже готовом полу.
Решение вырезать проем в перекрытии должно сопровождаться тщательным расчетом, иначе возможны самые непредсказуемые последствия.
Такое происходит если, например, проектом не был предусмотрен вход на чердак, нет лестницы для спуска в подвал или подпол, лестница на второй этаж ведет не из холла, а из спальни. В таких случаях необходимо сделать проем в плите перекрытия и разместить на его границах новые балки.
Приступая к изготовлению отверстия, тщательно продумайте его расположение, при этом нужно знать, что площадь пола существенно изменится. Для нормального поворота на лестнице при входе и выходе с нее между нижней и верхней ступенями и стеной должно оставаться место, имеющее ширину не меньшую, чем ширина лестницы. Удобнее всего размещать лестницу так, что бы проем в плите перекрытия располагался вдоль балок.
При постройке лестницы не следует пренебрегать строительными нормами, которые определяют минимальную ширину и просвет лестницы.
Если проем делается в деревянном перекрытие, то идеальным вариантом будет если он будет вырезаться вдоль балок.
Ширина лестницы, ведущей в одну комнату, должна составлять не менее 60 см, если лестницу используют для доступа к нескольким помещениям, например, в несколько спален, располагающихся на верхнем этаже, то она должна быть шире. Длина стандартного отверстия под лестницу должна быть такой, что бы между ступенями и потолком имелось достаточное пространство.
Строительные правила гласят, что высота между крайней балкой, ограждающей проем в плите перекрытия и ступенями, не должна быть меньше 2 м. Чем больше просвет, тем удобнее использовать лестницу, например, для переноски мебели. Размеры отверстия в плите также зависят от типов лестниц. Винтовая или складная лестница потребует меньшего пространства, чем прямая. Определив размеры, следует прибавить к ним по 5 см со всех сторон, для последующей отделки проема. Для того чтобы сделать отверстие в перекрытии, необходимо снять часть напольного покрытия, разрезать балки и убрать часть потолка. Доски, снятые с пола или потолка, можно будет применить для отделочных работ. С их помощью можно скрыть выступающие продольные и поперечные балки.
Для этого вам понадобятся следующие инструменты:
Вырезать проем в ЖБ конструкциях достаточно сложно. Кроме того, есть определенные ограничения вибрационных воздействий, способных привести к появлению трещин.
Если проем будет создаваться внутри помещения, балки, образующие его, будут закрепляться между балками междуэтажных перекрытий. Последовательность работ следующая. В самом начале нужно подрезать рядовую в том месте, где будет делаться отверстие под лестницу. Если проем имеет недостаточный размер, можно подрезать еще одну балку, но больше 2-х подрезать нельзя.
После этого нужно установить спаренные балки параллельно рядовым. К первым будут крепиться короткие спаренные балки, формирующие лестничный проем. Далее к ним крепятся короткие, функцией которых является обеспечение дополнительной жесткости отверстия в пространстве. Высота и толщина спаренных балок должна соответствовать габаритам основных.
Все детали скрепляются между собой при помощи металлических уголков и саморезов. Можно приобрести и специальный крепежный профиль. Если проем будет располагаться возле кирпичной стены, балки должны быть прикреплены одним концом в стену по рассмотренной выше технологии.
Для изготовления проемов в железобетонном перекрытии вам понадобятся следующие материалы и инструменты:
Конечно же, лучше проемы планировать еще при устройстве дома, но, если устройство проема неизбежно — лучше доверить это профессионалам.
Вырезать отверстия в железобетонном перекрытии намного сложнее, чем в деревянном. Лучше всего об этом позаботиться при изготовлении плит. Проемы в железобетонной плите необходимо обрамлять стальными профилями: уголками, двутаврами или швеллерами.
Лестничные проемы занимают намного меньше места, чем плиты, поэтому образовавшиеся с двух сторон отверстия заливают бетоном. Вдоль плиты перекрытия размещают металлические балки, расположенные по принципу, схожему с процессом изготовления отверстий в деревянном перекрытии. Между собой балки скрепляются с помощью сварки, сделанная из металлических профилей рама будет опираться на стену.
После того как были рассчитаны размеры вырезаемого проема, следует добавить к ним еще по 5 см с каждой стороны. Это понадобится для последующей отделки.
После ее установки можно начинать армирование монолитных участков. Нижняя часть опалубки изготавливается прямо на земле, к месту установки ее подтягивают при помощи веревок. В качестве балок могут быть использованы доски, поставленные ребром, а также арматурные стержни больших размеров. После того как на них накинуты проволочные петли, а между ветвями проволоки установлены монтажки, можно закручивать проволоку.
Щит опалубки притягивают и прижимают к расположенным рядом плитам перекрытия. Для того что бы цементный раствор не вытекал, щит прикрывают полиэтиленом. После этого можно начать армирование участка и заливку его бетоном. Проволочные скрутки оставляют в теле бетона. Изготавливая стальную раму, рожки продольных профилей (полки) нужно направить внутрь перекрытия. Это упростит изготовление монолитных участков. Расположение полок профилей, которые лежат поперек, не столь важно.
Однако, если планируете отделать проем деревом, лучше направлять их внутрь монолитного участка. Для того что бы скрыть металл, рама приподнимается на 2-3 см выше низа плит перекрытия. При этом во время изготовления монолитного участка цемент затечет под профили и скроет металл. Он будет держаться надежно долгое время, если на нижние полки металлических профилей наварить металлические коротыши, закрепив на них штукатурную сетку.
Иногда для того, что бы сэкономить средства на металлических профилях, вместо сварной конструкции применяют безбалочную схему, не имеющую продольных балок. Проем оформляют металлическими уголками. Они опираются на края расположенной рядом плиты перекрытия. Но при установке широкой лестницы этот способ лучше не использовать.
Лестница – важный элемент конструкции многоэтажного здания. Она, несомненно, должна быть максимально надежной и безопасной при эксплуатации. Чтобы увеличить ее нагрузочную прочность, необходимо в обязательном порядке армировать лестничный проем (марш). Это повысит устойчивость самой лестницы, защитит конструкцию от прогиба и растяжения, предотвратит появление сколов и трещин.
До начала проведения работ нужно обратить внимание на тип конструкции будущей лестницы и учесть уровень нагрузок, которые она будет получать ежедневно. При интенсивных нагрузках конструкция начнет испытывать давление сверху, где бетон станет сжиматься, в то время как снизу произойдет растяжение, что приведет к потере прочности бетона. Поэтому особенно важно армирование нижней части марша. При армировании лестничного проема используются скобо-гибочные изделия и плоские арматурные каркасы , реже – арматурные сетки, но эффективность их в данных конструкциях практически равна нулю. При сборке каркасов и укладке арматуры применяются дополнительные элементы – швеллеры, закладывающиеся по бокам опалубки, и арматурные уголки для армирования краев ступеней.
Армировать лестничный проем необходимо по направлению сверху вниз, ведь основное давление производится сверху, значит, укреплять лестницу нужно с обратной стороны. Размеры плоских каркасов и верхних, и нижних должны совпадать. Простые монолитные лестницы, не имеющие в своей конструкции площадок, не нуждаются в армировании нижней части, достаточно будет только верхней. Арматура повысит жесткость лестницы и защитит ее от возможных ударов и повреждений. Двухмаршевые лестницы нужно надежно крепить к стенам, поскольку их монолитные площадки принимают огромные нагрузки от веса этой же лестницы. Для этого используют специальные железобетонные венцы. Если дом возводится по технологии монолитного литья, возведением и армированием лестниц следует занять в процессе строительства самих стен.
Чтобы рассчитать количество необходимой арматуры, нужно сопоставить такие показатели, как длина лестничного пролета, расстояние между прутьями, минимальная высота рабочих плит, диаметр арматурных стержней. Доверить подсчеты стоит профессионалам, людям, знающимся на этом деле. Даже, если вы решили заняться армированием самостоятельно, без грамотно разработанного проекта-схемы армирования вам в этом деле не обойтись.
Самым надежным (но не всегда целесообразным) вариантом междуэтажного перекрытия является монолитное перекрытие. Оно выполняется из бетона и арматуры. О правилах устройства монолитных перекрытий читайте в этой статье. Разбор характеристик видов и применения, устройства монолитных перекрытий.
Монолитное железобетонное перекрытие является самым надежным, но и самым дорогим из всех существующих вариантов. Следовательно, необходимо определить критерии целесообразности его устройства. В каких же случаях целесообразно устройство монолитных перекрытий?
Для изгибаемых плитных элементов, за десятилетия опыта применения железобетонных конструкций, опытным путем определено значение — отношения толщины к пролету. Для плит перекрытия оно составляет 1/30. То есть при пролете 6м оптимальная толщина составит 200мм, для 4,5мм — 150мм.
Занижение или наоборот, увеличение принимаемой толщины возможно исходя из требуемых нагрузок на перекрытие. При низких нагрузках (к нему относится частное строительство) возможно уменьшение толщины на 10-15%.
Для определения общих принципов армирования монолитного перекрытия необходимо понять типологию его работы посредством анализа напряженно-деформированного состояния (НДС). Удобнее всего это сделать с помощью современных программных комплексов.
Рассмотрим два случая — свободное (шарнирное) опирание плиты на стену, и защемленное. Толщина плиты 150мм, нагрузка 600кг/м2, размер плит 4,5х4,5м.
Прогиб в одинаковых условиях для защемленной плиты (слева) и шарнирно опертой (справа).
Разница в моментах Мх.
Разница в моментах Му.
Разница в подборе верхнего армирования по Х.
Разница в подборе верхнего армирования по У.
Разница в подборе нижнего армирования по Х.
Разница в подборе нижнего армирования по У.
Граничные условия (характер опирания) смоделированы наложением соответствующих связей в опорных узлах (отмечены синим цветом). Для шарнирного опирания запрещены линейные перемещения, для защемления — ещё и поворот.
Как видно из диаграмм, при защемлении работа приопорного участка и средней области плиты существенно отличается. В реальной жизни любое железобетонное (сборное или монолитное) является как минимум частично защемленным в теле кладки. Этот нюанс важен при определении характера армирования конструкции.
Бетон отлично работает на сжатие. Арматура — на растяжение. Объединяя два этих элемента, мы получаем композитный материал. Железобетон, в котором задействуются сильные стороны каждой составляющей. Очевидно, что арматура должна быть установлена в растянутой зоне бетона и воспринять собой растягивающие усилия. Такую арматуру называют продольной или рабочей. Она должна иметь хорошее сцепление с бетоном, в противном случае он не сможет передать на неё нагрузку. Для рабочего армирования применяют стержни периодического профиля. Обозначаются они A-III (по старому ГОСТу) или А400 (по новому).
Расстояние между арматурными стержнями — это шаг армирования. Для перекрытий его обычно принимают равным 150 или 200 мм.
В случае защемления в приопорной зоне возникает опорный момент. Он формирует растягивающее усилие в верхней зоне. Поэтому рабочую арматуру в монолитных перекрытиях располагают как в верхней, так и в нижней зоне бетона. Особое внимание следует обратить на нижнее армирование в центре плиты, и верхнее у её краев. А также в области опирания на внутренние, промежуточные стены/колонны, если они есть — именно здесь возникают наибольшие напряжения.
Для обеспечения требуемого положения верхнего армирования при бетонировании применяют поперечное армирование. Оно располагается вертикально. Может быть в виде поддерживающих каркасов или специальным образом согнутых деталей. В несильно нагруженных плитах они выполняют конструктивную функцию. При больших нагрузках поперечное армирование вовлекается в работу, препятствуя расслаиванию (растрескиванию плиты).
В частном строительстве в плитах перекрытия поперечная арматура обычно выполняет сугубо конструктивную функцию. Опорная поперечная сила (сила «среза») воспринимается бетоном. Исключением является наличие точечных опор — стоек (колонн). В этом случае понадобится расчет поперечного армирования в опорной зоне. Поперечная арматура, как правило, предусматривается с гладким профилем. Обозначается он A-I или А240.
Для поддержания верхнего армирования при бетонировании наибольшее распространение получили гнутые П-образные детали.
Заливка перекрытия бетоном.
Ручной расчёт требуемого армирования несколько громоздок. Особенно это касается определения прогиба с учетом раскрытия трещин. Нормы допускают образование в растянутой зоне бетона трещины с жестко регламентируемой шириной раскрытия. На глаз они совершенно не заметны, речь о долях миллиметра. Проще смоделировать несколько типичных ситуаций в программном комплексе, выполняющем расчёты строго в соответствии с действующими строительными нормами. Как же произвести расчет устройства монолитных перекрытий?
В расчёте приняты следующие нагрузки:
Общий вид расчетной схемы.
Схема деформации плит под нагрузкой.
Эпюра моментов Му.
Эпюра моментов Мх.
Подбор верхнего армирования по Х.
Подбор верхнего армирования по У.
Подбор нижнего армирования по Х.
Подбор нижнего армирования по У.
Пролеты принимались равными 4,5 и 6 м. Продольное армирование задано:
Так как площадь опирания плиты на стены не моделировалась, результаты подбора арматуры в крайних пластинах допускается проигнорировать. Это стандартный нюанс программ, использующих метод конечных элементов для расчёта.
Обратите внимание на строгое соответствие всплесков значений моментов со всплесками требуемого армирования.
В соответствии с выполненными расчетами можно порекомендовать, для устройства монолитных перекрытий, в частных домах толщину перекрытия 150мм, для пролетов до 4,5м и 200мм до 6м. Превышать пролет в 6м нежелательно. Диаметр арматуры зависит не только от нагрузки и пролета, но и от толщины плиты. Устанавливаемая зачастую арматура диаметром 12мм и шагом 200мм сформирует существенный запас. Обычно можно обойтись 8мм при шаге 150мм или 10мм с шагом 200мм. Даже это армирование едва ли будет работать на пределе. Полезная нагрузка принята на уровне 300кг/м2 – в жилье её может сформировать, разве что, крупный шкаф полностью заполненный книгами. Реально действующая нагрузка в жилых домах, как правило, существенно меньше.
Общее требуемое количество арматуры легко определить исходя из усредненного весового коэффициента армирования 80кг/м3. То есть для устройства перекрытия площадью 50м2 при толщине 20см (0,2м) понадобится 50*0,2*80=800кг арматуры (примерно).
При наличии сосредоточенных или более существенных нагрузок и пролетов, применять указанные в данной статье диаметр и шаг арматуры для устройства монолитного перекрытия нельзя. Потребуется расчет для соответствующих значений.
Монолитные перекрытия
Технология армирования проемов в монолитных железобетонных плитах в отечественной нормативной документации освещена достаточно скупо. В пособии по проектирванию "Армирование элементов монолитных железобетонных зданий" (Москва, 2007) в разделе Армирование в местах отверстий сказано: Отверстия значительных размеров (более или равные 300 мм) в монолитных железобетонных стенах и плитах должны окаймляться дополнительной арматурой сечением не менее сечения рабочей арматуры (того же направления), которая требуется по расчету плиты как сплошной. Отверстия до 300 мм специальными стержнями не окаймляют. Вязаная рабочая и распределительная арматура вокруг таких отверстий сгущается - два крайних стержня ставятся с промежутком 50 мм. При армировании плиты сварными сетками отверстия до 300 мм в арматуре рекомендуется вырезать по месту, при этом разрезанные стержни целесообразно отгибать в тело плиты.
В Руководстве по проектированию железобетонных конструкций с безбалочными перекрытиями (Москва, 1979) в п. 3.13. сказано: Одиночные отверстия с максимальным размером до 700 мм устраиваются в перекрытии без местного утолщения плиты. Ослабление плиты отверстием следует компенсировать дополнительно укладываемой вдоль краев отверстия арматурой. Если к краю плиты, примыкающему к отверстию, приложены сосредоточенные силы, а также в случаях, когда сборная плита существенно ослаблена отверстиями (на 50 % и более), рекомендуется усиливать плиты вдоль краев отверстий жесткой арматурой или предусматривать утолщение плит, или окаймлять отверстия ребрами. Жесткость окаймляющих ребер должна быть не менее жесткости сечения участка плиты, занятого отверстием. Утолщение (усиление) части пяты, примыкающей к отверстию, рекомендуется выполнять из условия равенства жесткостей сечения, ослабленного отверстием, и без учета ослабления. При прямоугольных отверстиях по углам этих отверстий в плите следует укладывать по 2 - 4 арматурных стержня диаметром 10 - 14 мм, располагая их в плане под углом 45° к сторонам отверстия.
Требование косвенного армирования углов проемов для восприятия продолных нарузок в плитах и предупреждения образования трещин содержится в руководстве по проектированию железобетонных изделий (S. N. Sinha Handbook of Reinforced Concrete Design, 2008. Также косвенному армированию подлежат и круглые проемы в плитах.
В зарубежной нормативной документации (шведские строительные нормы ВВК 04, польские строительные нормы PN-B-03264) приводятся следующие требования к армированию отверстий и проемов в монолитных железобетонных плитах:
Отверстия и проемы диаметром (стороной) 150 мм и менее не требуют усиления. Отверстия от 150 до 450 мм требуют усиления П-образными хомутами (поперечной арматурой) по периметру проема, соедияющие два слоя армирования. В зарубежных источниках длина хомутов определяется как три толщины плиты, а в отечественных как две толщины плиты (СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003, пункт 10.4.9). Отверстия (проемы диаметром) (строной) 450 мм до 900 мм - требуют обрамления проема двойной сгущенной арматурой по периметру и укладкой косвенной угловой сдвоенной арматуры. Отверсти или проемы со стороной более 90 см требуют усиления плиты внутренними скрытыми балками, либо подпорными балками.
Максимальный размер проема по разным источникам может составлять до 1/4 наибольшей стороны плиты, либо не более 1/3 наименьшей строны плиты. Минимально допустимая толщина
