Бетонная плита

Строящаяся подвесная плита, опалубка еще на месте.

Опалубка подвесных плит и арматура на месте и готовы к заливке бетона.

Бетонная плита – распространенный конструктивный элемент современных зданий, состоящий из плоской горизонтальной поверхности из литого бетона. сталью Плиты, армированные , обычно толщиной от 100 до 500 мм, чаще всего используются для возведения полов и потолков, тогда как более тонкие глиняные плиты могут использоваться для наружного мощения ( см . ниже ).

толстая бетонная плита, опирающаяся на фундамент или непосредственно на грунт Во многих жилых и промышленных зданиях для устройства первого этажа используется . Эти плиты обычно классифицируются как опорные или подвесные . Плита является грунтоопорной, если она опирается непосредственно на фундамент, в противном случае плита подвешена. Для многоэтажных зданий существует несколько распространенных конструкций перекрытий ( см. в § Проектирование дополнительные типы ):

• Балка и блок , также называемые ребрами и блоками , в основном используются в жилых и промышленных помещениях. Этот тип плит состоит из предварительно напряженных балок и полых блоков и временно закрепляется до тех пор, пока не затвердеет, обычно через 21 день.
• Пустотелая плита , изготовленная из сборного железобетона и установленная на месте с помощью крана.
• В высотных зданиях и небоскребах более тонкие сборные бетонные каркасами подвешиваются между стальными плиты , образующие полы и потолки на каждом уровне. Монолитные плиты используются в высотных зданиях и крупных торговых комплексах, а также в жилых домах. Эти монолитные плиты отливаются на месте с использованием жалюзи и армированной стали.

На технических чертежах железобетонные плиты часто обозначаются сокращенно «железобетонные плиты» или просто «железобетонные плиты». Расчеты и чертежи часто выполняются инженерами-строителями в программном обеспечении САПР .

Тепловые характеристики

Энергоэффективность стала первоочередной задачей при строительстве новых зданий, а распространенность бетонных плит требует тщательного рассмотрения их тепловых свойств, чтобы свести к минимуму потери энергии. Бетон имеет тепловые свойства, аналогичные каменным изделиям, поскольку он имеет относительно высокую термическую массу и является хорошим проводником тепла.

В некоторых особых случаях тепловые свойства бетона использовались, например, в качестве радиатора на атомных электростанциях или теплового буфера в промышленных морозильниках.

Теплопроводность

Теплопроводность бетонной плиты указывает на скорость передачи тепла через твердую массу путем проводимости , обычно в отношении передачи тепла к земле или от нее. Коэффициент теплопроводности k , среди других факторов, пропорционален плотности бетона. Основное влияние на проводимость оказывают содержание влаги, тип заполнителя , тип цемента , пропорции компонентов и температура. Эти различные факторы усложняют теоретическую оценку значения k , поскольку каждый компонент в изолированном состоянии имеет разную проводимость, а положение и пропорция каждого компонента влияет на общую проводимость. Для упрощения можно считать, что частицы заполнителя взвешены в гомогенном цементе. Кэмпбелл-Аллен и Торн (1963) вывели формулу теоретической теплопроводности бетона. На практике эта формула применяется редко, но остается актуальной для теоретического использования. Впоследствии Валор (1980) разработал другую формулу для определения общей плотности. Однако это исследование касалось пустотелых бетонных блоков, и его результаты для бетонных плит не проверены.

Фактическое значение k на практике значительно варьируется и обычно составляет от 0,8 до 2,0 Вт·м. ⁻¹ К ⁻¹ . Это относительно высокий показатель по сравнению с другими материалами, например, проводимость древесины может составлять всего 0,04 Вт·м. ⁻¹ К ⁻¹ . Одним из способов смягчения воздействия теплопроводности является введение изоляции ( см. § Изоляция ).

Термальная масса

Вторым соображением является высокая тепловая масса бетонных плит, которая применима аналогично стенам и перекрытиям, а также везде, где внутри тепловой оболочки используется бетон . Бетон имеет относительно высокую термическую массу, а это означает, что ему требуется много времени, чтобы отреагировать на изменения температуры окружающей среды. Это недостаток, когда помещения отапливаются с перерывами и требуют быстрого реагирования, поскольку на обогрев всего здания, включая плиту, уходит больше времени. Однако высокая тепловая масса является преимуществом в климате с большими суточными колебаниями температуры, где плита действует как регулятор, сохраняя в здании прохладу днем ​​и тепло ночью.

Обычно бетонные плиты работают лучше, чем следует из их R. значения Значение R не учитывает тепловую массу, поскольку оно тестируется в условиях постоянной температуры. Таким образом, когда бетонная плита подвергается воздействию колебаний температуры, она медленнее реагирует на эти изменения и во многих случаях повышает эффективность здания. На самом деле существует множество факторов, влияющих на влияние тепловой массы, включая глубину и состав плиты, а также другие свойства здания, такие как ориентация и окна.

Тепловая масса также связана с температуропроводностью, теплоемкостью и изоляцией. Бетон имеет низкий коэффициент температуропроводности, высокую теплоемкость, а изоляция (например, ковровое покрытие) отрицательно влияет на его тепловую массу.

Изоляция

Без изоляции бетонные плиты, отлитые непосредственно на землю, могут вызвать значительную передачу посторонней энергии за счет проводимости, что приводит либо к потерям тепла, либо к нежелательному теплу. В современном строительстве бетонные плиты обычно отливаются поверх слоя изоляции , например пенополистирола , и плита может содержать напольного отопления . трубы Однако неизолированные плиты все еще используются, например, в хозяйственных постройках, которые не отапливаются и не охлаждаются до комнатной температуры ( см. § Сырцовые плиты ). В этих случаях заливка плиты непосредственно на подложку из заполнителя будет поддерживать температуру плиты близкой к температуре подложки в течение всего года и может предотвратить как замерзание, так и перегрев.

Распространенным типом утепленной плиты является балочно-блочная система (упомянутая выше), которая модифицируется путем замены бетонных блоков блоками из пенополистирола . Это не только обеспечивает лучшую изоляцию, но и уменьшает вес плиты, что положительно влияет на несущие стены и фундамент.

Комплект опалубки для заливки бетона.

Бетон заливают в опалубку. Эта плита является опорной и армирована стальной арматурой .

Дизайн

Дополнительная информация: метод Маркуса.

Несущие плиты

См. Также: Мелкий фундамент § Плита на уклоне

Несущие плиты, также известные как «наземные» или «наземные плиты», обычно используются для первых этажей в жилых и некоторых коммерческих помещениях. Это экономичный и быстрый метод строительства для участков с нереактивным грунтом и небольшим уклоном.

Для несущих плит важно проектировать плиту с учетом типа почвы, поскольку некоторые почвы, такие как глина, слишком динамичны, чтобы поддерживать плиту равномерно по всей ее площади. Это приводит к растрескиванию и деформации, что потенциально может привести к разрушению конструкции любых элементов, прикрепленных к полу, например стеновых стоек.

Выравнивание площадки перед заливкой бетона является важным шагом, поскольку наклонная поверхность приведет к неравномерному затвердеванию бетона и приведет к неравномерному расширению. В некоторых случаях участок с естественным наклоном можно выровнять, просто удалив почву с участка, расположенного вверх. Если участок имеет более значительный уклон, он может быть кандидатом на метод «вырезки и засыпки», при котором почва с возвышенности удаляется, а нижняя часть застраивается насыпью .

Помимо заполнения нижней стороны, эта часть плиты может опираться на бетонные опоры , уходящие в землю. В этом случае наполнитель менее важен с конструктивной точки зрения, поскольку собственный вес плиты поддерживается опорами. Однако наполнитель по-прежнему необходим для поддержки затвердевающего бетона и его армирования.

Существует два распространенных метода наполнения: контролируемое заполнение и рулонное заполнение .

• Контролируемое заполнение : Наполнитель уплотняется в несколько слоев виброплитой или валком. Песок заполняет участки глубиной до 800 мм, а глину можно использовать для заполнения участков глубиной до 400 мм. Однако глина гораздо более реакционноспособна, чем песок, поэтому ее следует использовать экономно и осторожно. Глина должна быть влажной во время уплотнения, чтобы она была гомогенизированной.
• Рулонная насыпь: Насыпь многократно уплотняется экскаватором, но этот метод уплотнения менее эффективен, чем вибратор или каток. Таким образом, правила максимальной глубины обычно более строгие.

Для получения достаточной прочности необходимо правильное отверждение несущего бетона. Поскольку эти плиты неизбежно заливаются на месте (а не сборные, как некоторые подвесные плиты), может быть сложно контролировать условия для оптимизации процесса отверждения. Обычно этому способствует мембрана, либо пластиковая (временная), либо жидкая (постоянная).

Несущие плиты обычно дополняются какой-либо арматурой, часто стальной арматурой . Однако в некоторых случаях, например, на бетонных дорогах, допустимо использовать неармированную плиту, если она правильно спроектирована ( см. ниже ).

Подвесные плиты

Для подвесной плиты существует ряд конструкций, позволяющих улучшить соотношение прочности и веса. Во всех случаях верхняя поверхность остается плоской, а нижняя модулируется:

• создается Гофрированная плита , когда бетон заливают в гофрированный стальной лоток, чаще называемый настилом. Этот стальной лоток повышает прочность плиты и предотвращает ее изгиб под собственным весом. Гофры идут только в одном направлении.
• придает Ребристая плита значительно большую прочность в одном направлении. Это достигается за счет бетонных балок, несущих нагрузку между опорами или колоннами, и более тонких цельных ребер в перпендикулярном направлении. Аналогией в столярных работах может служить черновой пол из опор и балок. Ребристые плиты имеют более высокую грузоподъемность, чем гофрированные или плоские плиты, но уступают вафельным плитам.
• Вафельная плита придает дополнительную прочность в обоих направлениях за счет матрицы утопленных сегментов под плитой. По такому же принципу строится фундаментный вариант фундамента из вафельных плит . Вафельные плиты обычно глубже, чем ребристые плиты эквивалентной прочности, и тяжелее, поэтому требуют более прочного фундамента. Однако они обеспечивают повышенную механическую прочность в двух измерениях, что является важной характеристикой для устойчивости к вибрации и движению грунта.

Открытая нижняя сторона вафельной плиты, используемой в многоэтажном доме.

Неармированные плиты

Неармированный или «простой» плиты становятся редкостью и имеют ограниченное практическое применение, за одним исключением являются глиняные плиты ( см. ниже ). Когда-то они были распространены в США, но экономическая ценность армированных опорных плит стала более привлекательной для многих инженеров. Без армирования вся нагрузка на эти плиты поддерживается прочностью бетона, что становится жизненно важным фактором. бетона В результате любое напряжение, вызванное нагрузкой, статической или динамической, должно находиться в пределах прочности на изгиб , чтобы предотвратить растрескивание. Поскольку неармированный бетон относительно очень слаб при растяжении, важно учитывать влияние растягивающих напряжений, вызванных химически активным грунтом, ветровым подъемом, тепловым расширением и растрескиванием. Одним из наиболее распространенных применений неармированных плит является строительство бетонных дорог.

Грязевые плиты

Сырцовые плиты, также известные как крысиные плиты , тоньше, чем более распространенные подвесные или опорные плиты (обычно от 50 до 150 мм), и обычно не содержат армирования. Это делает их экономичными и простыми в установке для временных или малоиспользуемых целей, таких как черновые полы, подполья, дорожки, мощение и выравнивание поверхностей. В общем, их можно использовать для любого применения, требующего ровной и чистой поверхности. Это включает в себя использование в качестве основания или «подплиты» для более крупной структурной плиты. На неровных или крутых поверхностях эта подготовительная мера необходима для обеспечения ровной поверхности, на которую можно установить арматуру и гидроизоляционные мембраны. В этом случае глиняная плита также предотвращает погружение пластиковых барных стульев в мягкий верхний слой почвы, что может вызвать растрескивание из-за неполного покрытия стали. Иногда глиняная плита может заменить крупный заполнитель . Глиняные плиты обычно имеют умеренно шероховатую поверхность, обработанную теркой .

Основание и арматура, подготовленные для заливки глиняной плиты

Оси поддержки

Односторонние плиты

Односторонняя плита имеет моментоустойчивую арматуру только по своей короткой оси и применяется, когда момент по длинной оси незначителен. К таким конструкциям относятся гофрированные плиты и ребристые плиты. Неармированные плиты также можно считать односторонними, если они опираются только на две противоположные стороны (т.е. они опираются на одну ось). Плита с односторонним армированием может быть прочнее неармированной плиты с двусторонним усилением, в зависимости от типа нагрузки.

Расчет требований к армированию односторонней плиты может быть чрезвычайно утомительным и трудоемким, и никогда нельзя быть полностью уверенным в выборе лучшей конструкции. Даже незначительные изменения в проекте могут вызвать необходимость перерасчета требований к армированию. При проектировании структурной конструкции односторонних плит необходимо учитывать множество факторов, в том числе:

• Расчеты нагрузки
• изгибающего момента Расчет
• Приемлемая глубина изгиба и прогиба
• Вид и распространение арматурной стали

Двусторонние плиты

Двусторонняя плита имеет моментную арматуру в обоих направлениях. Это может быть реализовано в зависимости от требований применения, таких как большие нагрузки, виброустойчивость, зазор под плитой или другие факторы. Однако важной характеристикой, определяющей требования к двусторонней плите, является соотношение двух горизонтальных длин. Если $l_{x}:l_{y}<2$ где $l_{x}$ это короткое измерение и $l_{y}$ Если это длинное измерение, то при проектировании следует учитывать момент в обоих направлениях. Другими словами, если осевое соотношение больше двух, требуется двусторонняя плита.

Неармированная плита является двусторонней, если она опирается по обеим горизонтальным осям.

Строительство

Бетонная плита может быть сборной ( сборной железобетон ) или построена на месте.

Сборный

Сборные бетонные плиты изготавливаются на заводе и доставляются на площадку, готовые к установке между стальными или бетонными балками. Они могут быть предварительно напряженными (на заводе), постнапряженными (на месте) или ненапряженными. Крайне важно, чтобы несущая конструкция стены была построена по правильным размерам, иначе плиты могут не подойти.

На месте

На строительной площадке сооружают монолитные бетонные плиты с помощью опалубки – разновидности короба, в который заливается влажный бетон. Если плиту необходимо армировать , арматуру или металлические стержни помещают в опалубку до заливки бетона. Металлические или пластиковые стержневые стулья с пластиковыми наконечниками используются для удержания арматуры на расстоянии от нижней части и боковых сторон опалубки, чтобы при затвердевании бетона он полностью покрывал арматуру. Эта концепция известна как бетонное покрытие . Для несущей плиты опалубка может состоять только из боковых стенок, вдавленных в землю. Для подвесной плиты опалубка имеет форму поддона, который часто поддерживается временными лесами до тех пор, пока бетон не схватится.

Опалубку обычно изготавливают из деревянных досок и досок, пластика или стали. На коммерческих строительных площадках пластик и сталь набирают популярность, поскольку они экономят рабочую силу. При малобюджетных или небольших работах, например, при укладке бетонной садовой дорожки, очень часто используются деревянные доски. После застывания бетона древесину можно убрать.

Опалубка также может быть постоянной и оставаться на месте после заливки бетона. Для больших плит или дорожек, которые заливаются секциями, эта несъемная опалубка может также действовать как изоляционные швы внутри бетонных плит, чтобы уменьшить вероятность растрескивания из-за расширения или движения бетона.

В некоторых случаях опалубка не требуется - например, земляная плита, окруженная плотным грунтом, кирпичные или блочные фундаментные стены, где стены выступают в роли бортов лотка, а твердый заполнитель (бутыл) - в качестве основания.

См. также

• Мелкий фундамент (обычно используется для фундаментных плит)
• Пустотелая плита (Плита с пустотами, одностороннее перекрытие)
• Балка и блок (пустотная плита, перекрытие в одну сторону)
• Пустотная двухосная плита (Пустотная плита, двусторонний пролет)
• Опалубка
• Сборный железобетон
• Железобетон
• Арматура
• Бетонное покрытие

Внешние ссылки

• Основы бетона: руководство по конкретной практике
• Суперизолированные плитные фундаменты
• Проектирование плит на земле. Архивировано 8 мая 2021 г. в Wayback Machine.