Самое эффективное отопление частного дома

Отопление для частного дома: какое лучше выбрать

Отопление в частном доме

• Твердое топливо
• Газ
• Электричество
• Гелиосистемы
• Тепловые

Какое отопление лучше для частного дома? Попробуем определиться. Нам поможет систематизация предложений по источнику энергии. Условно выделим три классических вида: дровяной, газовый, электрический обогрев. А также рассмотрим новые технические решения: гелиосистемы, тепловые насосы. Ниже расскажем о каждом из вариантов, поговорим о достоинствах и рассмотрим проблемные места.

Что предлагает рынок

Твердое топливо

Главное преимущество — автономность. Печи доказывают свою надежность столетиями. К тому же понравится и приятная цена, всегда по карману. Из минусов — длительный нагрев, низкий КПД, необходимость постоянно подбрасывать топливо. К сожалению, существуют местности, где подключение к газопроводу электросети невыгодно из-за высоких расходов на врезку, кое-где невозможно по причине удаленности. Владельцы небольших строений из 3-4 комнат останутся довольны. Кроме того, современные дизайнеры дополняют свои решения уютным камином.

Твердотопливные котлы — великолепная альтернатива печи. Принцип работы всем понятен — при сгорании горючих материалов, выделяется тепло и нагревается теплоноситель. Горячая вода распределяется по трубам и обогревает комнаты. Приятно отметить широкий ряд преимуществ, которые во многом перекликаются с печным способом отопления.

• Экономичность. Недорого, особенно, если лес рядом.
• Экологическая чистота. Содержимое топки сгорает полностью, остается лишь зола.
• Загрузка дровами, деревянными опилками, брикетами, углем, торфом.
• Автономность.
• Низкая стоимость оборудования.
• Автоматика обеспечивает легкость управления.
• Котельная будет установлена без дополнительных согласований.

Но есть и недостатки.

• Невысокая теплоотдача, проблематично обогреть жилье большой площади.
• Нагревание происходит по инерции, как у печи.
• Хранение топлива в отдельном помещении.
• Чистка сажи, копоти.
• Ручная загрузка.
• Регулярный уход.
• Нужны дополнительные приспособления, например, теплоаккумулятор, устройство принудительной тяги, добавочный бойлер.
• Монтаж дымохода.

Если подытожить, то у этого варианта много преимуществ, главное — это независимость от внешних источников энергии, экономия расходов. Существенный недостаток — требует регулярного присмотра, что вызывает дискомфорт.

Великолепное решение, если магистраль расположена рядом. Принцип работы такой же, как у твердотопливного. Энергоноситель поджигается с помощью пьезоэлементов или электронного розжига.

• Простая эксплуатация.
• Безопасность благодаря современным устройствам защиты.
• Сравнительно высокий КПД, а стоимость горючего низкая.
• Высокая эффективность: обогревает большие площади.
• Комфортность: режим подачи тепла регулируется владельцем, а каждый радиатор дополняется термостатом. Такой подход позволяет создать свой собственный тепловой режим.

• Необходимо разрешение от газовой службы.
• Установка располагается в специальном помещении.
• Монтаж проводят только специалисты.
• Возможно изменение давления в магистралях, что выведет оборудование из строя.
• Только наличие автоматической системы подразумевает безопасность агрегата.
• Нужен дымоход.

В загородных домах также используют газовые конвекторы. Холодный воздух поступает внутрь сквозь щель внизу прибора, нагревается через теплообменник, а затем подается горячим в комнату.

• тепло поступает быстрее, благодаря исключению промежуточного звена — воды;
• расходы снижаются;
• упрощается процесс установки, поскольку отсутствует прокладка труб.

Вспомним о недостатках:

• устройство монтируется в каждой комнате и подводится энергоноситель;
• требуется специальное разрешение газовой службы;
• устанавливают специалисты;
• нужен дымоход.

Таким образом, расходы разумны. Оформление всевозможных разрешений потребует времени.

Электричество

У электрического обогрева много достоинств, его рассматривают как альтернативу, когда газовая магистраль недоступна. Действующие льготные тарифы даже могут снизить расходы.

Рассмотрим три самых распространенных способа.

1. Конвективный. Обеспечивается благодаря электрическим котлам, масляным радиаторам, конвекторам.
2. Лучевой. Установка инфракрасных нагревательных панелей, электрокерамических панелей, батарей, пленок, карбоновых нагревателей.
3. Воздушный или термовентиляторы.

• Монтаж проще.
• Пакет разрешительной документации намного меньше.
• Несложное управление.
• Безопасность. Нет открытого огня, опасных отходов.
• Дымоход отсутствует.
• Возможны сниженные тарифы.

Профессиональный расчет — основа грамотного выбора оборудования. Этот вариант будет выгодным, если специалисты учтут все нюансы вашего жилья.

Гелиосистемы

Солнечный коллектор — это панель с вмонтированными теплообменными элементами: пластинами или вакуумными трубками. Солнце светит бесплатно, поэтому этот способ экономичный, а вот цена оборудования наоборот высокая. В Европе окупается за 5 лет, а для средней полосы России этот срок удвоится. Зимой, когда требуется больше тепла, а продолжительность дня сокращается, солнечные батареи не вырабатывают необходимое количество энергии.

Тепловые насосы

Агрегат, который переносит рассеянную тепловую энергию через отопительный контур. Здесь уживаются одновременно теплогенератор, кондиционер и водонагреватель. Для коттеджей применяются три модели: геотермальная, водная, воздушная.

• Экономичность значительно выше остальных предложений. Производит 3-5 кВт тепловой энергии, а получает всего 1 кВт электроэнергии.
• Экологическая чистота. Работает без загрязнения окружающей среды.
• Безопасность. Нет открытого огня, опасных отходов.
• Универсальность. Обеспечивает обогрев зимой, охлаждение воздуха летом, нагрев воды круглый год.
• Очень надежен. Функционирует в замкнутом, герметичном контуре.
• Комфорт благодаря автоматическому режиму.
• Документальное сопровождение требует меньше усилий по сравнению с другими.

• Цена считается высокой.
• Буровые работы, место для установки, документация.
• Шум компрессора. Потребуется дополнительная звукоизоляция котельной.
• Наличие трехфазной электросети.

Это передовое оборудование, с которым мы еще мало знакомы. К косвенным недостаткам разумно добавить опасливое отношение потребителя ко всем новинкам. Современную квартиру сложно представить без кондиционера. Многим ли известно, что это воздушный тепловой насос?

Выбор широкий. Каждому варианту присущи свои плюсы, минусы мы тоже перечислили. При установке необходимо учитывать специфику собственного жилья, приобретенного участка, местности. Можно дополнить стандартное предложение теплыми полами, что очень комфортно, особенно, если есть дети.

Как обогреть дом

Существует несколько схем отопления, проверенных жизненным опытом. Они отличаются по типу циркуляции воды, по способу разводки магистралей: однотрубная, двухтрубная, лучевая и «ленинградская». Составляющие:

• Нагревательный котел.
• Трубопровод.
• Радиаторы.
• Арматура.
• Расширительный бак.
• Циркуляционный насос.

Теплоноситель движется по трубам природным или принудительным путем. Через батареи отдает тепло помещению, затем возвращается. Для ускорения устанавливается насос.

Естественная циркуляция

При нагреве или охлаждении плотность воды меняется. Горячая поднимается по стояку, перетекает к радиаторам по магистралям. Важно сделать маленький уклон в 3-5 градусов при укладке горизонтальных труб к батареям.

Предложенный вариант позволит сэкономить расходы на обогрев небольшого одноэтажного, двухэтажного дома. Ограничение — длина контура не должна превышать 30 м.

Принудительное циркулирование

Насос ускоряет движение теплоносителя. Такое решение дает возможность обогреть помещения большой площади. Отпадает необходимость выдерживать наклон при горизонтальной укладке трубопровода. При этом возникает зависимость от источника электроэнергии. Многие владельцы частного жилья покупают генератор.

Однотрубная разводка

Вода при такой разводке последовательно поступает во все радиаторы.

• Легкий монтаж.
• Низкие трудозатраты.
• Невысокая стоимость.

• Потери тепла.
• Не регулируется нагрев каждого помещения.
• Для поддержания давления требуется насос.

Можно установить термостатические клапаны, радиаторные регуляторы, балансировочные вентили, воздуховоды, чтобы избавиться от неприятных недостатков. Расходы увеличатся, но задавать температуру помещений будете вы.

«Ленинградская» отличается возможностью регулировать уровень нагрева каждой батареи. Установка обходной трубы и запорных кранов разрешают оборудованию функционировать при отсечении прибора.

Вертикальные двухтрубные схемы

Это решение позволяет подвести к каждому радиатору прямую и обратную магистраль. Стоимость установки трубопровода вырастет, но контроль уровня тепла комнат останется за хозяином. Разводка от котла может быть верхней или нижней.

Горизонтальная двухтрубная система

Схема, которая чаще всего применяется для обогрева коттеджей. У нее есть три варианта:

• Тупиковая. Легко рассчитать и смонтировать, низкая стоимость. Возникновение зоны застоя в местах с низкой скоростью движения воды является недостатком.
• Попутное движение теплоносителя. Обогрев проще отрегулировать благодаря равной протяженности циркуляционных контуров. Оптимальный режим работы котла с насосом. Дороже обойдется приобретение труб.
• Коллекторная. Теплоноситель всегда будет теплым. Отдельное подключение радиаторов способствует равномерному обогреву помещения. Высокая стоимость, что не мешает завоевывать сердца любителей загородной жизни.

Схемы отопления частного дома: какая лучше

Однотрубные и самотечные системы хороши своей простотой, они не требуют значительных затрат. Если дом построен недалеко от мегаполиса, где электричество подается без перебоев, а газовая магистраль близко расположена, можно создать комфортные условия жизни. При установке радиаторного обогрева, лучше выбрать двухтрубную тупиковую или лучевую схему. Обе работают одинаково хорошо. Теплые полы внесут дополнительный уют. Главное — правильно рассчитать теплопотери.

Отопление в частном доме: какое самое экономичное

Что лучше выбрать в частном доме. Здесь учитываются два главных фактора. Первый, расходы на оборудование, установку. Второй, ежемесячная плата за топливо. Сэкономить деньги позволит критический анализ своего строения. Выявите допущенные недочеты. Любое предложение окажется невыгодным, если тепло уходит на улицу. Каждый регион страны диктует нормы для строительных материалов, их толщине, теплоизоляции. Потери тепла для стеклопакетов составляют 25%, крыши, чердака — 15%, а плохая вентиляция съедает до 50% тепла. «Мостики холода» образуются через металлические детали, которые пронизывают стену. Их дополняют торцы плит, откосы дверей, окон, цокольные стены.

Очевидно, что цена вопроса зависит от возможного желания скомбинировать некоторые варианты. Ориентировочно по России общая стоимость выстраивается с учетом следующих составляющих:

1. Печь.
2. Газовое отопление, если рядом есть магистраль.
3. Твердотопливный котел.
4. Котельное оборудование на жидком топливе.
5. Электрокотел.

Гелиосистемы и тепловые насосы широко применяются в Западной Европе, но еще не стали самыми эффективными для жителей нашей страны. Затраты на оборудование и монтаж окупятся через несколько лет. Несомненно, высокая стоимость топлива за рубежом оправдывает существенные капитальные вложения, у нас горючее дешевое.

Все дома разные, оптимальное решение могут предложить специалисты. В этой статье мы рассмотрели возможные варианты, оценили достоинства, выделили недостатки. Вам остается взвесить все «за» и «против» и соотнести со своими пожеланиями, чтобы сделать лучший выбор.

Какое лучше выбрать отопление для частного дома

Проживая за городом, люди неизменно сталкиваются с необходимостью обустроить оптимальную систему обогрева, что гарантирует комфорт и уют в частном доме. Используемые сегодня технологии позволяют решить проблемы с теплом и уменьшают расходы домовладельца на коммунальные услуги. Необходимо будет определиться с тем, какое отопление лучше для частного дома, грамотно выполнить его монтаж и в последующем правильно использовать технику.

Варианты обогрева частного дома

Используемые сегодня системы автономного отопления частных домов сочетают простоту эксплуатации, высокотехнологичность, эффективность и экономичность. Домовладельцу необходимо определиться с тем, какое лучше отопление для дома, выбирая отопительные котлы в зависимости от их мощности и ряда других показателей. В зависимости от вида используемого теплоносителя отопление в доме принято разделять на следующие типы:

• электрическое;
• воздушное;
• паровое;
• водяное;
• с открытым огнем.

Выбор того или иного типа отопительного котла и всей системы обогрева делают в первую очередь исходя из площади дома, особенностей его эксплуатации и доступного топлива.

В этом видео вы узнаете, как выбрать радиатор:

Наибольшей популярностью сегодня пользуются газовые котлы, которые благодаря автоматике отличаются полной безопасностью в использовании. Топливо имеет невысокую стоимость, что сокращает расходы домовладельца на оплату коммунальных расходов. Если появились сложности с выбором типа оборудования, можно воспользоваться проектной документацией к строению, где будет указано, какое отопление выбрать для возводимого дома.

Водяное отопление

Под водяным отоплением принято понимать замкнутую систему, внутри которой циркулирует нагретая в котле вода. Теплоноситель поступает в радиаторы, постепенно отдает свое тепло, после чего самотеком или циркуляционными насосами вновь подается в котел для нагрева жидкости.

Водяная система отопления включает следующие элементы:

• котел;
• радиаторы;
• расширительный бак;
• замкнутый контур трубопровода.

Существует 4 основных элемента водяного отопления

Основной элемент всей системы водяного отопления — газовый, электрический или твердотопливный котел, который отвечает за нагрев воды и других теплоносителей. Такие котлы могут работать от различного топлива, оснащаются управляющей автоматикой, они способны функционировать в автономном режиме, что существенно упрощает проживание в частном доме.

Радиаторы в системе автономного отопления могут быть чугунными, стальными, биметаллическими. Последние благодаря эффективности, надежности и долговечности получили наибольшую популярность на отечественном рынке.

Правильно подобрав материал и количество радиаторов, можно будет обеспечить эффективный нагрев помещения с одновременной экономией топлива.

Расширительный бак в системе необходим для нивелирования термического расширения теплоносителя и обеспечения герметичности всей системы. Размеры и материал, из которого изготовлен расширительный бак, выбираются в каждом конкретном случае в индивидуальном порядке в зависимости от разветвленности системы, объема и свойств теплоносителя и ряда других параметров.

Замкнутый контур выполняется из металлических или специальных высокотемпературных пластиковых труб со стальной оплеткой и армированием. Выбору диаметра труб, их качеству и герметичности соединений необходимо уделить должное внимание.

Во многом от этого будет зависеть эффективность всей системы, а также не потребуется сложный и трудоемкий ремонт автономного отопления в частном доме.

Мощность водяной системы обогрева частного дома выбирают в зависимости от площади строения. Для эффективного нагрева помещения площадью 100 квадратных метров будет достаточно агрегата мощностью 10 кВт. При выборе показателя мощности необходимо учитывать также наличие утепления в частном доме, количество окон и ряд других параметров. Рекомендуется выбирать мощность котла с небольшим запасом, что предупредит его работу на максимальных значениях. Это обеспечивает долговечность работы техники и отсутствие серьезных поломок.

Водяное отопление достаточное сложная система

Преимущества водяного отопления:

• длительный срок эксплуатации;
• простота ремонта и обслуживания;
• экономия топлива;
• возможность поддержания одинаковой температуры во всем доме;
• полная бесшумность работы;
• эффективный и быстрый нагрев помещения.

Из недостатков таких систем принято выделять сложность используемого оборудования, его высокую стоимость, необходимость в специальных теплоносителях, которые не замерзают при отрицательных температурах.

В случае использования газовых котлов требуется их своевременное обслуживание и ремонт соответствующими службами. Самостоятельно выполнять обслуживание такой газовой техники проблематично.

Паровые котлы

Паровое отопление подразумевает использование специальных котлов, в которых вода нагревается до температуры кипения, после чего в радиаторы по замкнутой системе поступает образовавшийся горячий пар. После нагрева радиаторов пар в виде жидкости поступает обратно в котел. Система парового отопления может работать от различного вида топлива, в том числе газа, электричества, дров и угля.

К преимуществам парового отопления частного дома можно отнести следующие:

• устойчивость к замерзанию теплоносителя;
• цикличность работы;
• полная экологичность;
• отсутствие потери тепла в теплообменнике;
• высокая скорость нагрева дома;
• отличная экономичность.

Как и у любого отопительного оборудования, у паровой технологии обогрева дома имеются определенные недостатки.

К ним можно отнести:

• невозможность регулировки температуры нагрева дома;
• появление коррозии металла из-за воздействия пара;
• высокая температура теплоносителя уменьшает срок службы оборудования;
• необходимость установки решетки на радиаторы.

Используемые котлы в системах водяного отопления могут выполняться в одно- и двухконтурном исполнении, соответственно, такое оборудование позволяет не только нагревать дом, но и решает проблемы с горячим водоснабжением.

Правильно подобрав мощность всей системы и оптимизировав использование доступного топлива, можно несколько сократить затраты на обогрев дома в зимнее время года.

Электрические установки

В последние годы с развитием солнечной энергетики, когда появилась возможность получать бесплатное электричество, обогрев дома с использованием различных электроконвекторов и инфракрасных обогревателей приобрел популярность на отечественном рынке. Такие устройства отличаются надежностью, быстро нагревают помещение, при этом не требуется прокладывать по дому систему труб, домовладелец будет избавлен от необходимости устанавливать радиаторы отопления.

К преимуществам электрического отопления относят следующее:

• простота обслуживания;
• электрический котел может использоваться также для нагрева воды;
• снижение затрат на установку и приобретение необходимого оборудования;
• экологическая безопасность;
• эффективность и полная автоматизация системы обогрева.

К электрическим системам обогрева принято относить теплый пол, который часто укладывается на кухне, в ванной и в санузле. Сегодня существуют различные технологии обустройства системы теплого пола, которые отличаются эффективностью, позволяют быстро нагревать комнаты, потребляя при этом минимум электроэнергии.

Из минусов этой технологии обогрева частного дома выделяют разве что существенное потребление электричества, что приводит к значительному увеличению расходов на коммунальные нужды. Также возможны проблемы с теплом в доме при перебоях электроснабжения, что может отмечаться в удаленных поселках, на дачах и хуторах.

Решить проблемы с увеличенным расходом электричества при использовании этой технологии отопления можно качественным утеплением строения, а также установкой солнечных панелей, которые генерируют электроэнергию, используемую для обогрева дома.

Воздушный обогрев

Система воздушного отопления может включать водяной калорифер или теплогенератор, который отвечает за нагрев воздуха во всей квартире или в одном помещении. Правильно подобрав мощность используемых устройств, можно будет быстро нагревать помещение, при этом такое тепловое оборудование полностью безопасно в эксплуатации, а его можно интегрировать в систему автоматизации Умный дом.

Преимущество воздушных систем — их высокий КПД, который может достигать 93%. Соответственно, уменьшаются расходы домовладельца на проживание в доме в зимнее время года. Помещение может быть нагрето в минимальные сроки, а в последующем автоматическая система будет поддерживать оптимальную температуру, обеспечивая максимальный комфорт проживания в частном доме.

Отдельные системы обогрева могут оснащаться различными очищающими фильтрами и ионизатором воздуха.

Недостаток таких систем воздушного обогрева — увеличение расходов на установку и последующее содержание техники, пересушенный воздух в доме, а также потребность в электричестве или других источниках энергии.

Печи, камины и буржуйки

Несмотря на появление высокотехнологичных и экономичных газовых и твердотопливных котлов, многие владельцы дач и загородных домов, в которых зимой проживают нерегулярно, делают выбор в пользу печного отопления или обустраивают полноценный камин с дополнительным тепловым контуром. Для коттеджей с постоянным проживанием такие варианты будут малоэффективны, а вот на дачах использование печного обогрева станет едва ли не лучшим выбором.

Печку или камин при наличии соответствующего опыта работы можно будет сложить самостоятельно, что существенно сокращает расходы домовладельца. В качестве топлива могут использоваться дрова, уголь, отходы деревообработки и пеллеты. Правильно сложенные печи и камины будут полностью безопасны в эксплуатации, смогут эффективно нагревать помещение, при этом они экономичны, расходуя минимум доступного топлива.

Лучшие системы отопления для частного дома сочетают эффективность, простоту эксплуатации, смогут быстро нагревать помещение и при этом отличаются хорошей экономичностью.

Выбирать, какое лучше сделать отопление в частном доме, необходимо с учетом доступного топлива, а также общей площади строения. Наибольшей популярностью пользуются газовые котлы и водяные системы отопления, которые позволяют существенно сократить затраты на обогрев, при этом такая техника надежна, управляется автоматикой, позволяя решить проблемы с теплом как в небольшом дачном строении, так и в двух-трехэтажном загородном доме.

Какое отопление лучше для частного дома

Бесперебойно работающая система отопления — залог уюта в доме. От того, насколько правильно распределяется тепло, зависит комфорт проживания, а также вероятность появления сырости, распространение грибка, плесени. Важным критерием выбора является и уровень затрат в процессе эксплуатации.

Разнообразие схем для обустройства, оборудования для организации отопления частного коттеджа может привести в замешательство. Чтобы определить оптимальное решение, важно разобраться в особенностях различных вариантов подключения, критериях выбора элементов системы.

Интересное решение со связкой газового и электрокотла:

Схемы отопления для частного дома

Водяное отопление считается одним из самых эффективных решений для частного дома. Оно представляет собой замкнутый контур с разводкой. По трубопроводу постоянно перемещается теплоноситель, подогреваемый при помощи котла.

Монтаж системы может осуществляться разными способами. Для каждого конкретного коттеджа лучшая схема отопления выбирается на этапе проектирования. Чтобы принять правильное решение, важно ознакомиться с перечисленными ниже схемами, оценить их достоинства недостатки.

В зависимости от типа движения теплоносителя различают:

1. Схемы с естественной циркуляцией — движение осуществляется за счет разницы давления. Горячая вода подается по стоякам, затем поступает в магистрали, радиаторы. При укладке труб соблюдается небольшой уклон, порядка 3-5 °С. Основным плюсом подобного решения является полная энергонезависимость, минимум оборудования в системе.
2. Схемы с принудительной циркуляцией — движение теплоносителя осуществляется за счет насоса, который нагнетает подогретую и всасывает остывшую воду. Плюсом подобной системы является возможность обогрева помещений любой площади, отсутствие необходимости выдерживать уклон. Минусом — энергозависимость.

По числу, особенности подключения стояков схемы подключения бывают разными.

Однотрубные — теплоноситель подается во все радиаторы последовательно. К плюсам подобного варианта относится простота монтажа, доступная стоимость, низкие затраты труда. К минусам — необходимость использования насоса, отсутствие возможности регулировать температуру в отдельных комнатах.

При установке обходной трубы, запорных кранов на каждом радиаторе, а также прочего оборудования можно снизить негативное влияние минусов. Однако стоимость монтажа системы увеличится.

Двухтрубные вертикальные — подобная схема позволяет подвести к каждой батарее прямую, обратную магистраль. От котла может производиться верхняя или нижняя разводка. Подобное решение существенно увеличит стоимость системы отопления, но обеспечит возможность температурного контроля в каждой комнате.

Двухтрубные горизонтальные — схема предполагает параллельное подключение подающей, обратной магистрали, расположенной горизонтально. Подобное решение чаще всего используется для отопления коттеджей. Подача горячей воды осуществляется ко всем радиаторам практически одновременно, что позволяет легко обеспечить комфортную температуру во всех комнатах. Если в коттедже несколько этажей, для каждого создается отдельный контур.

Двухтрубные горизонтальные схемы делятся на перечисленные ниже подвиды:

• тупиковая — отличается небольшим уровнем затрат, простотой монтажа, расчетов, однако в местах с низкой скоростью движения воды могут появляться зоны застоя;
• попутная — предполагает последовательное подключение всех радиаторов по периметру дома, суммарная протяженность подачи, обратки примерно одинаковая, поэтому все приборы работают в равных гидравлических условиях;
• коллекторная — самая сложная схема, но она позволяет сэкономить на трубах, обеспечивает равномерный прогрев помещения, привлекательный вид комнаты за счет скрытой разводки.

При выборе схемы отопления, профессионалы все чаще рекомендуют двухтрубные системы с принудительной циркуляцией. Это обеспечивает равномерное распределение тепла, снижает вероятность промерзание отдельных участков в холодные дни.

Выбираем котёл для отопления частного дома

Определяясь с типом отопительного оборудования, важно разобраться с критериями выбора:

1. Вид топлива — важно, чтобы оно было достаточно дешевым, не возникало сложностей при необходимости пополнения запасов.
2. Наличие автоматики — когда для отопления дома требуется постоянный контроль со стороны оператора, это не всегда удобно.
3. Простота эксплуатации, необходимость технического обслуживания — оказывает влияние на накладные расходы в процессе использования отопительного оснащения.

Современный газовый котел работает в автоматическом режиме, не требует постоянного обслуживания со стороны профессионалов. В районах, оснащенных централизованными газовыми магистралями, голубое топливо становится оптимальным решением для обогрева помещения. Котел экономичен, не занимает много места, для его размещения не требуется отдельного помещения. К минусам выбора газового отопителя относится необходимость разработки проекта, внесения высокой платы за врезку в магистраль.

По типу размещения газовые котлы бывают настенными, напольными. Настенные приборы представлены компактными моделями, мощностью до 60 кВт. Напольные котлы способны отапливать огромные помещения. Их мощность не ограничивается 100 кВт, многие модели способны работать в каскаде.

Простота эксплуатации, компактность, автономность газового оборудования приводит к тому, домовладельцы выбирают подобные котлы даже в тех случаях, когда центральная магистраль поблизости отсутствует. В такой ситуации стоит обратить внимание на модели, способные работать на сжиженном газе.

Электрические котлы застройщики выбирают при возможности проложить выделенную линию, отсутствии перебоев в работе электросети. При выборе оборудования, важно разобраться с его типами:

1. ТЭНовые — традиционный вариант, который отличается доступной стоимостью, простотой в исполнении, ремонте. Минусом ТЭНовых котлов считается низкий КПД.
2. Индукционные обеспечивают прогрев воды во время ее прохода через катушку. Такое оборудование намного экономичнее стандартного ТЭНового, у него отсутствуют теплопотери, низкая инерционность. Среди недостатков — необходимость поддержания высокой скорости перемещения теплоносителя, иначе оборудование быстро перегорает.
3. Электродные — самые экономичные в своей категории, но в качестве теплоносителя используют электролит. Установка работает под высоким напряжением, что отталкивает многих потребителей.

Электрические котлы компактны, автономны, но требуют выделенной линии, существенных финансовых затрат в процессе эксплуатации.

Твердотопливные котлы стали оптимальным решением при необходимости снизить затраты на отопление. В качестве топлива для них чаще всего используются дрова, уголь. Выбор домовладельца зависит от доступности того или иного варианта.

По конструкции дровяные котлы отличаются от угольных. У них более объемная топка, в которой помещается большой запас дров. Камеры угольных отопителей меньше по размеру, но у них более толстые стенки, устойчивые к высокой температуре горения топлива.

Основной плюс твердотопливного оборудования — низкий уровень накладных расходов. Однако они требуют постоянного присутствия человека.

Пример 1.1 Сбор нагрузок на плиту перекрытия жилого здания

Требуется собрать нагрузки на монолитную плиту перекрытия жилого дома. Толщина плиты 200 мм. Состав пола представлен на рис. 1.

Решение

Определим нормативные значения действующих нагрузок. Для удобства восприятия материала постоянные нагрузки будем обозначать индексом q, кратковременные — индексом ν, длительные — индексом p.

Жилые здания относятся ко II уровню ответственности, следовательно, коэффициент надежности по ответственности γн = 1,0. На этот коэффициент будем умножать значения всех нагрузок. (Для выбора коэффициента см. статью Коэффициент надежности по ответственности зданий и сооружений )

Сначала рассмотрим нагрузки от плиты перекрытия и конструкции пола. Эти нагрузки являются постоянными, т.к. действуют на всем протяжении эксплуатации здания.

1. Объемный вес железобетона равен 2500 кг/м3 (25 кН/м3). Толщина плиты δ1 = 200 мм = 0,2 м, тогда нормативное значение нагрузки от собственного веса плиты перекрытия составляет:

q1 = 25*δ1*γн = 25*0,2*1,0 = 5,0 кН/м2.

2. Нормативная нагрузка от звукоизоляционного слоя из экструдированного пенополистирола плотностью ρ2 = 35 кг/м3 (0,35 кН/м3) и толщиной δ2 = 30 мм = 0,03 м:

q2 = ρ2*δ2*γн = 0,35*0,03*1,0 = 0,01 кН/м2.

3. Нормативная нагрузка от цементно-песчаной стяжки плотностью ρ3 = 1800 кг/м3 (18 кН/м3) и толщиной δ3 = 40 мм = 0,04 м:

q3 = ρ3*δ3*γн = 18*0,04*1,0 = 0,72 кН/м2.

4. Нормативная нагрузка от плиты ДВП плотностью ρ4 = 800 кг/м3 (8 кН/м3) и толщиной δ4 = 5 мм = 0,005 м:

q4 = ρ4*δ4*γн = 8*0,005*1,0 = 0,04 кН/м2.

5. Нормативная нагрузка от паркетной доски плотностью ρ5 = 600 кг/м3 (6 кН/м3) и толщиной δ5 = 20 мм = 0,02 м:

q5 = ρ5*δ5*γн = 6*0,02*1,0 = 0,12 кН/м2.

Суммарная нормативная постоянная нагрузка составляет

q = q1 + q2 + q3 + q4 + q5 = 5 + 0,01 + 0,72 + 0,04 + 0,12 +5,89 кН/м2.

Расчетное значение нагрузки получаем путем умножения ее нормативного значения на коэффициент надежности по нагрузке γt.

Теперь определим временные (кратковременные и длительные) нагрузки. Полное (кратковременное) нормативное значение нагрузки от людей и мебели (так называемая полезная нагрузка) для квартир жилых зданий составляет 1,5 кПа (1,5 кН/м2). Учитывая коэффициент надежности по ответственности здания γн = 1,0, итоговая кратковременная нагрузка от людей составляет:

ν1p = ν1*γt = 1,5*1,3 = 1,95 кН/м2.

Длительную нагрузку от людей и мебели получаем путем умножения ее полного значения на коэффициент 0,35, указанный в табл. 6, т.е:

р1 = 0,35*ν1 = 0,35*1,5 = 0,53 кН/м2;

р1р = р1*γt =0,53*1,3 = 0,69 кН/м2.

Полученные данные запишем в таблицу 1.

Помимо нагрузки от людей необходимо учесть нагрузки от перегородок. Поскольку мы проектируем современное здание со свободной планировкой и заранее не знаем расположение перегородок (нам известно лишь то, что они будут кирпичными толщиной 120 мм при высоте этажа 3,3 м), принимаем эквивалентную равномерно распределенную нагрузку с нормативным значением 0,5 кН/м2. С учетом коэффициента γн = 1,0 окончательное значение составит:

р2 = 0,5*γн = 0,5*1,9 =0,5 кН/м2.

При соответствующем обосновании в случае необходимости нормативная нагрузка от перегородок может приниматься и большего значения.

Коэффициент надежности по нагрузке γt = 1,3, поскольку перегородки выполняются на строительной площадке. Тогда расчетное значение нагрузки от перегородок составит:

р2р = р2*γt = 0,5*1,3 = 0,65 кН/м2.

(Для выбора плотности основных строй материалов см. статьи:

Для удобства все найденные значения запишем в таблицу сбора нагрузок (табл.1).

Таблица 1

Сбор нагрузок на плиту перекрытия

Делаем железобетонные перекрытия

Выбираете энергоэффективные решения?

Обратите внимание на геотермальные тепловые насосы FORUMHOUSE

Геотермальный тепловой насос EU (старт/стоп)

Геотермальный тепловой насос IQ (псевдоинвертор)

Геотермальный тепловой насос IQ (инвертор)

По мнению участника форума ontwerper из Москвы, монолитные железобетонные перекрытия не так уж сложно сделать своими силами. Он приводит в качестве аргументов общеизвестные и малоизвестные соображения по их изготовлению. По его мнению, делать перекрытия своими руками выгодно по нескольким причинам:

1. Доступность технологий и материалов;
2. Удобство и практичность с архитектурной и инженерной точек зрения;
3. Подобные перекрытия долговечны, пожаробезопасны и обладают шумоизолирующими качествами;
4. Финансовая целесообразность.

Монолитные работы

Перед тем как заливать бетон ontwerper советует тщательно продумать весь процесс и прежде всего заказать бетон на заводе. Он лучше самодельного – там есть контроль качества и количества наполнителей, улучшающих бетон и долго не дающие ему расслаивается. Состав должен состоять из тяжелых заполнителей, иметь класс прочности В20-В30 (М250-М400), и морозостойкость от F50.

Не ленитесь и проконтролируйте по документам отпускные параметры, класс-марку и время до момента схватывания бетона.

Если вам нужно подать бетон на второй, третий этаж или на большое расстояние то сделать это без бетононасоса вам не удастся, а перекатывание бетона лопатами по бесконечным желобам очень тяжёлое и неудобное занятие.

В зимнее время бетон можно заказать с противоморозными добавками, учитывая, что добавки обычно повышают время набора прочности, некоторые из них провоцируют коррозию арматуры, но это допустимо, если добавка заводская.

ontwerper предпочитает зимой строительство не вести, и вам не рекомендует. В крайнем случае сами раствор не готовьте, воспользуйтесь заводским бетоном.

Монтаж опалубки

Главное назначение опалубки – выдержать массу свеженалитого бетона и не деформироваться. Для вычисления прочности нужно знать, что один 20 сантиметровый слой бетонной смеси давит на квадратный метр опалубки с силой 500 кг, к этому нужно добавить давление смеси при её падении из шланга, и вы поймете, что все элементы конструкции должны быть надёжными.

Для её изготовления ontwerper советует использовать фанеру 18-20мм ламинированную (с покрытием) или простую (но она сильнее прилипает). Для балок, ригелей и стоек опалубки следует использовать брус толщиной не менее 100х100 мм.
После её сборки нужно обязательно проверить горизонтальность всех конструкций. В противном случае в дальнейшем вы потеряете много времени и средств для исправления ошибок.

Армирование

Для этого ontwerper рекомендует призвать на помощь арматуру периодического профиля A-III, А400, А500. В плите перекрытия всегда имеется четыре ряда арматуры.

Нижний – вдоль пролета, нижний – поперек пролета, верхний – поперек пролета, верхний – вдоль пролета.

Пролет – расстояние между опорными стенами (для прямоугольной плиты по короткой стороне). Самый нижний ряд укладывается на пластиковые сухарики, специально предназначенные для этого, их высота составляет 25-30мм. Верхний ряд – перекрывает его поперек и вяжется проволокой во всех пересечениях.

Затем на очереди – установка разделителя сеток – детали из арматуры с определенным шагом, её можно сделать по своему желанию. На разделители – верхняя поперек, – вязать, на нее верхняя вдоль, – вязать проволокой во всех пересечениях. Верхняя точка каркаса (верх верхнего стержня) должна быть ниже верхней грани стенки опалубки на 25-30 мм, или толщина бетона выше верхней арматуры на 25-30 мм.

После окончания армирования каркас должен представлять жёсткую конструкцию, которая не должны сдвигаться при заливке бетона из насоса. Перед заливкой проверьте соответствие шага и диаметра арматуры проекту.

Заливка бетона

После всей подготовки нужно принять и распределить по всей площади бетон, провибрировать его. Лучше всего плиту заливать целиком за 1 раз, если это невозможно, поставьте рассечки – промежуточные стенки внутри контура опалубки, ограничивающие бетонирования. Их делают из стальной сетки с ячейкой 8-10 мм, устанавливая ее вертикально и прикрепляя к арматуре каркаса. Ни в коем случае не делайте рассечек в середине пролета и не делайте их из доски, ППС.

Уход за бетоном

После заливки плиты её нужно укрыть, чтобы предотвратить попадание осадков, и постоянно поливать внешнюю поверхность, чтобы она была влажной. Приблизительно через месяц можно снять опалубку, а в случае крайней необходимости это можно сделать не раньше, чем через неделю и снимать только щиты. Для этого нужно осторожно снять щит, а плиту обратно подпереть стойкой. Стойки поддерживают плиту до её полной готовности, около месяца.

Прочность монолитного перекрытия: расчет

Он сводится к сравнению между собой двух факторов:

1. Усилий, действующих в плите;
2. Прочностью ее армированных сечений.

Первое должно быть меньше второго.

Стены на монолитную плиту перекрытия: рассчитываем нагрузки

Произведем расчеты постоянных нагрузок на монолитную плиту перекрытия.

Собственный вес плиты монолитной перекрытия с коэффициентом надежности по нагрузке 2.5т/м3 х 1.2 =2.75т/м3.
– Для плиты 200мм – 550кг/м3

Собственный Вес пола толщиной 50мм-100мм – стяжка – 2,2т/м2 х 1,2= 2,64т/м3
– для пола 50мм – 110кг/м3

Перегородки из кирпича размером 120мм приведите к площади плиты. Вес 1-го погонного метра перегородки высотой 3м 0.12м х1.2х1.8 т/м3 х 3м = 0,78т/м, при шаге перегородок длиной 4м получается примерно 0,78/4= 0,2т/м2. Таким образом приведенный вес перегородок = 300 кг/м2.

Полезная нагрузка для 1-й группы предельных состояний (прочность) 150кг/м3 – жилье, с учетом коэффициента надежности 1.3 примем. Временная 150х1,3= 195кг/м2.

Полная расчетная нагрузка на плиту – 550+110+300+195=1150кг/м2. Примем для эскизных расчетов нагрузку в – 1.2т/м2.

Определение моментных усилий в нагруженных сечениях

Изгибающие моменты определяют на 95% армирование изгибных плит. Нагруженные сечения– это середина пролета, другими словами – центр плиты.

Изгибающие моменты в квадратной в плане плите разумной толщины, шарнирно опертой – незащемленной по контуру ( на кирпичные стены ) по каждому из направлений Х,Y примерно могут быть определены как Mx=My=ql^2/23. Можно получить некоторые значения для частных случаев.

• Плита в плане 6х6м – Мх=My= 1.9тм;
• Плита в плане 5х5м – Мх=My= 1.3тм;
• Плита в плане 4х4м – Мх=My= 0,8тм.

Это усилия, которые действуют и вдоль и поперек плиты, поэтому нужно проверить прочность двух взаимно перпендикулярных сечений.

Проверка прочности к продольной оси

При проверке прочности к продольной оси сечения по изгибающему моменту (пусть момент положительный, т.е брюхом вниз) в сечении есть сжатый бетон сверху и растянутая арматура снизу. Они образуют силовую пару, воспринимающие приходящее на нее моментное усилие.

Определение усилия в этой паре

Высота пары может быть грубо определена, как 0.8h, где h – высота сечения плиты. Усилие в арматуре определим как Nx(y)=Mx(y)/(0.8h). Получим в представлении на 1 м ширины сечения плиты.

• Плита в плане 6х6м -Nx(y)= 11,9т;
• Плита в плане 5х5м – Мх=My= 8,2т;
• Плита в плане 4х4м – Мх=My= 5т.

Под эти усилия подберите арматуру класса A-III (А400) – периодического профиля. Расчетное сопротивление арматуры разрыву равно R=3600кг/см2. площадь сечения арматурного стержня при диаметре Ф8=0,5см2, Ф12=1,13см2, Ф16=2,01см2, Ф20=3,14см2.

Несущая способность стержня равна Nст=Aст*R Ф8=1,8т, Ф12=4,07т, Ф16=7,24т, Ф20=11,3т. Отсюда можно получить требуемый шаг арматуры. Шаг= Nст/ Nx(y)

• Плита в плане 6х6м для арматуры Ф12 Шаг=4,07т/ 11,9т=34см;
• Плита в плане 5х5м – для арматуры Ф8 Шаг=1,8/ 8,2=22см;
• Плита в плане 4х4м – Ф8 Шаг=1,8/ 5=36см.

Это армирование по прочности по каждому из направлений X и Y, т.е квадратная сетка из стержней в растянутой зоне бетона.

Кроме прочности необходимо уменьшить образование трещин. Для плит домов и жилых помещений пролетом до 6м толщиной 200мм, опертых по контуру (т.е. по четырем сторонам) при любом соотношении а/b можно принимать нижнее рабочее армирование из стержней А III по двум направлениям с шагом 200х200 диаметром 12мм, верхнее (конструктивное) – то же из Ф8, тоньше и меньше не следует.

Все это является частным случаем общего подхода, демонстрирующим специфику задачи, но для её реализации необходимо смотреть глубже и обращаться к специалистам.

Размещено участником FORUMHOUSE ontwerper.

Самостоятельный расчет плиты перекрытия: считаем нагрузку и подбираем параметры будущей плиты

Монолитная плита перекрытия всегда была хороша тем, что изготавливается без применения подъемных кранов – все работы ведутся прямо на месте. Но при всех очевидных преимуществах сегодня многие отказываются от такого варианта из-за того, что без специальных навыков и онлайн-программ достаточно сложно точно определить такие важные параметры, как сечение арматуры и площадь нагрузки.

В этой статье мы поможем вам изучить расчет плиты перекрытия и его нюансы, а также познакомим с основными данными и документами. Современные онлайн-калькуляторы – дело хорошее, но если речь идет о таком ответственном моменте, как перекрытие жилого дома, советуем вам перестраховаться и лично все пересчитать!

Содержание

Шаг 1. Составляем схему перекрытия

Давайте начнем с того, что монолитная железобетонная плита перекрытия – это конструкция, которая лежит на четырех несущих стенах, т.е. опирается по своему контуру.

И не всегда плита перекрытия представляет собой правильный четырехугольник. Тем более, что сегодня проекты жилых домов отличаются вычурностью и многообразием сложных форм.

В этой статье мы научим вас рассчитывать нагрузку на 1 кв. метр плиты, а общую нагрузку вам нужно будет вычислять по математическим формулам. Если сложно – разбейте площадь плиты на отдельные геометрические фигуры, рассчитайте нагрузку каждой, затем просто суммируйте.

Шаг 2. Проектируем геометрию плиты

Теперь рассмотрим такие основные понятия, как физическая и проектная длина плиты. Т.е. физическая длина перекрытия может быть любой, а вот расчетная длина балки уже имеет другое значение. Ею называют минимальное расстояние между наиболее удаленными соседними стенами. По факту физическая длина плиты всегда длиннее, чем проектная длина.

Вот хороший видео-урок о том, как производится расчет монолитной плиты перекрытия:

Важный момент: несущий элемент плиты может быть как шарнирная бесконсольная балка, так и балка жесткого защемления на опорах. Мы будем приводить пример расчета плиты на бесконсольную балку, т.к. такая встречается чаще.

Чтобы рассчитать всю плиту перекрытия, нужно рассчитать один ее метр для начала. Профессиональные строители используют для этого специальную формулу. Так, высота плиты всегда значится как h, а ширина как b. Давайте рассчитаем плиту с такими параметрами: h=10 см, b=100 см. Для этого вам нужно будет познакомиться с такими формулами:

Шаг 3. Рассчитываем нагрузку

Плиту перекрытия легче всего рассчитать, если она имеет квадратную форму и если вы знаете, какая нагрузка запланирована. При этом какая-то часть нагрузки будет считаться длительной, которую определяет количество мебели, техники и этажности, а другая – кратковременной, как строительное оборудование во время стройки.

Кроме того, плита перекрытия должна выдерживать и другого рода нагрузки, как статистические и динамические, при этом сосредоточенная нагрузка всегда измеряется в килограммах или в ньютонах (например, нужно будет ставить тяжелую мебель) и распределительная нагрузка, измеряемая в килограммах и силе. Конкретно сам расчет плиты перекрытия всегда нацелен на определение распределительный нагрузки.

Вот ценные рекомендации, какой должна быть нагрузка на плиту перекрытия в плане расчета на изгиб:

Еще один немаловажный момент, который тоже нужно учитывать: на какие стены будет опираться монолитная плита перекрытия? На кирпичные, каменные, бетонные, пенобетонные, газобетонные или из шлакоблока? Вот почему так важно рассчитать плиту не только с позиции нагрузки на нее, но и с точки зрения ее собственного веса. Особенно если ее устанавливают на недостаточно прочные материалы.

Сам расчет плиты перекрытия, если мы говорим о жилом доме, всегда нацелен на нахождение распределительной нагрузки. Она рассчитывается по формуле: q1=400 кг/м². Но к этому значению добавьте вес самой плиты перекрытия, а это обычно 250 кг/м², а бетонная стяжка и чистовой пол дадут еще дополнительные 100 кг/м². Итого имеем 750 кг/м².

Учитывайте при этом, что изгибающее напряжение плиты, которая по своему контуру опирается на стены, всегда приходится на ее центр.

Шаг 4. Подбираем класс бетона

Именно монолитную плиту перекрытия, в отличие от деревянных или металлических балок, рассчитывают по поперечному сечению. Ведь бетон само по себе – неоднородный материал, и его предел прочности, текучести и других механических характеристик имеет значительный разброс.

Что удивительно, даже при изготовлении образцов из бетона, даже из одного замеса получаются разные результаты. Ведь здесь много зависит от таких факторов, как загрязненность и плотности замеса, способов уплотнения и других технологических факторов, даже так называемой активности цемента.

При расчете монолитной плиты перекрытия всегда учитывается и класс бетона, и класс арматуры. Само сопротивление бетона принимается всегда на значение, на какое идет сопротивление арматуры. Т.е., по сути, на растяжение работает именно арматура. Сразу оговоримся, что здесь существует несколько расчетных схем, которые учитывают разные факторы. Например, силы, которые определяют основные параметры поперечного сечения по формулам, или расчет относительно центра тяжести сечения.

Шаг 5. Подбираем сечение арматуры

Разрушение в плитах перекрытия происходит тогда, когда арматура достигает своего предела прочности при растяжении или текучести. Т.е. почти все зависит от нее. Второй момент, если прочность бетона уменьшается в 2 раза, тогда и несущая способность армирования плиты уменьшается с 90 на 82%. Поэтому доверимся формулам:

Происходит армирование при помощи обвязки арматуры из сварной сетки. Ваша главная задача – рассчитать процент армирования поперечного профиля продольными стержнями арматуры.

Как вы наверняка не раз замечали, самые распространенные ее виды сечения – это геометрические фигуры: форма круга, прямоугольника, трапеции. А расчет самой площади сечения происходит по двум противоположным углам, т.е. по диагонали. Кроме того, учитывайте, что определенную прочность плите перекрытия придает также дополнительное армирование:

Если рассчитывать арматуру по контуру, тогда вы должны выбрать определенную площадь и просчитывать ее последовательно. Далее, на самом объекте проще рассчитывать сечение, если взять ограниченной замкнутой объект, как прямоугольник, круг или эллипс и производить расчет в два этапа: с использованием формирования внешнего и внутреннего контура.

Например, если вы рассчитываете армирование прямоугольного монолитного перекрытия в форме прямоугольника, тогда нужно отметить первую точку в вершине одного из углов, затем отметить вторую и произвести расчет всей площади.

Согласно СНиПам 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» сопротивление растягивающим усилиям в отношении арматуры А400 составляет Rs=3600 кгс/см², или 355 МПа, а вот для бетона класса B20 значение Rb=117кгс/см² или 11.5 МПа:

Согласно нашим вычислениям, для армирования 1 погонного метра понадобится 5 стержней с сечением 14 мм и с ячейкой 200 мм. Тогда площадь сечения арматуры будет равняться 7.69 см². Чтобы обеспечить надежность по поводу прогиба, высоту плиты завышают до 130-140 мм, тогда сечение арматуры составляет 4-5 стержней по 16 мм.

Итак, зная такие параметры, как необходимая марка бетона, тип и сечение арматуры, которые нужны для плиты перекрытия, вы можете быть уверены в ее надежности и качестве.

Сбор нагрузок на плиту перекрытия

Расчет железобетонной монолитной плиты перекрытия

Железобетонные монолитные плиты перекрытия, несмотря на то, что имеется достаточно большое количество готовых плит, по-прежнему востребованы. Особенно если это собственный частный дом с неповторимой планировкой, в котором абсолютно все комнаты имеют разные размеры либо процесс строительства ведется без использования подъемных кранов.

Монолитные плиты достаточно востребованы, особенно в строительстве загородных домов с индивидуальным дизайном.

В подобном случае устройство монолитной железобетонной плиты перекрытия дает возможность значительно сократить затраты денежных средств на приобретение всех необходимых материалов, их доставку либо монтаж. Однако в данном случае большее количество времени может уйти на выполнение подготовительных работ, в числе которых будет и устройство опалубки. Стоит знать, что людей, которые затевают бетонирование перекрытия, отпугивает вовсе не это.

Заказать арматуру, бетон и сделать опалубку на сегодняшний день несложно. Проблема заключается в том, что не каждый человек может определить, какая именно арматура и бетон понадобятся для того, чтобы выполнить подобные работы.

Данный материал не является руководством к действию, а несет чисто информационный характер и содержит исключительно пример расчета. Все тонкости расчетов конструкций из железобетона строго нормированы в СНиП 52-01-2003 “Железобетонные и бетонные конструкции. Основные положения”, а также в своде правил СП 52-1001-2003 “Железобетонные и бетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры”.

Монолитная плита перекрытия представляет собой армированную по всей площади опалубку, которая заливается бетоном.

Касательно всех вопросов, которые могут возникать в процессе расчета железобетонных конструкций, следует обращаться именно к данным документам. В данном материале будет содержаться пример расчета монолитного железобетонного перекрытия согласно тем рекомендациям, которые содержатся в данных правилах и нормах.

Пример расчета железобетонной плиты и любой строительной конструкции в целом будет состоять из нескольких этапов. Их суть – подбор геометрических параметров нормального (поперечного) сечения, класса арматуры и класса бетона, чтобы плита, которая проектируется, не разрушилась под воздействием максимально возможной нагрузки.

Пример расчета будет производиться для сечения, которое перпендикулярно оси х. На местное сжатие, на действие поперечных сил, продавливание, на кручение (предельные состояния 1 группы), на раскрытие трещин и расчет по деформациям (предельные состояния 2 группы) производиться не будут. Заранее стоит предположить, что для обыкновенной плоской плиты перекрытия в жилом частном доме подобных расчетов не требуется. Как правило, так оно и есть на самом деле.

Следует ограничиться лишь расчетом нормального (поперечного) сечения на действия изгибающего момента. Те люди, которым не нужно давать пояснения касательно определения геометрических параметров, выбора расчетных схем, сбор нагрузок и расчетных предпосылок, могут сразу перейти к разделу, в котором содержится пример расчета.

Первый этап: определение расчетной длины плиты

Плита перекрытия может быть абсолютно любой длины, а вот длину пролета балки уже необходимо высчитывать отдельно.

Реальная длина может быть абсолютно любой, а вот расчетная длина, выражаясь другими словами, пролет балки (в данном случае плиты перекрытия) – совсем другое дело. Пролетом является расстояние между несущими стенами в свету. Это длина и ширина помещения от стенки до стенки, следовательно, определить пролет железобетонного монолитного перекрытия довольно просто. Следует измерить рулеткой либо другими подручными средствами данное расстояние. Реальная длина во всех случаях будет большей.

Железобетонная монолитная плита перекрытия может опираться на несущие стенки, которые выкладываются из кирпича, камня, шлакоблоков, керамзитобетона, пено- либо газобетона. В подобном случае это не очень важно, однако в случае, если несущие стенки выкладываются из материалов, которые имеют недостаточную прочность (газобетон, пенобетон, шлакоблок, керамзитобетон), также необходимо будет выполнить сбор некоторых дополнительных нагрузок.

Данный пример содержит расчет для однопролетной плиты перекрытия, которая опирается на 2 несущих стенки. Расчет плиты из железобетона, которая опирается по контуру, то есть на 4 несущих стенки, или для многопролетных плит рассматриваться в данном материале не будет.

Чтобы то, что было сказано выше, усваивалось лучше, следует принять значение расчетной длины плиты l = 4 м.

Определение геометрических параметров железобетонного монолитного перекрытия

Расчет нагрузок на плиту перекрытия считается отдельно для каждого конкретного случая строительства.

Данные параметры пока не известны, однако есть смысл их задать для того, чтобы была возможность произвести расчет.

Высота плиты задается как h = 10 см, условная ширина – b = 100 см. Условность в подобном случае означает то, что плита бетонного перекрытия будет рассматриваться как балка, которая имеет высоту 10 см и ширину 100 см. Следовательно, результаты, которые будут получены, могут применяться для всех оставшихся сантиметров ширины плиты. То есть, если планируется изготавливать плиту перекрытия, которая имеет расчетную длину 4 м и ширину 6 м, для каждого из данных 6 м необходимо применять параметры, определенные для расчетного 1 м.

Класс бетона будет принят B20, а класс арматуры – A400.

Далее происходит определение опор. В зависимости от ширины опирания плит перекрытия на стенки, от материала и веса несущих стенок плита перекрытия может рассматриваться как шарнирно опертая бесконсольная балка. Это является наиболее распространенным случаем.

Далее происходит сбор нагрузки на плиту. Они могут быть самыми разнообразными. Если смотреть с точки зрения строительной механики, все, что будет неподвижно лежать на балке, приклеено, прибито либо подвешено на плиту перекрытия – это статистическая и достаточно часто постоянная нагрузка. Все что ползает, ходит, ездит, бегает и падает на балку – динамические нагрузки. Подобные нагрузки чаще всего являются временными. Однако в рассматриваемом примере никакой разницы между постоянными и временными нагрузками делаться не будет.

Существующие виды нагрузок, сбор которых следует выполнить

Сбор нагрузок сосредоточен на том, что нагрузка может быть равномерно распределенной, сосредоточенной, неравномерно распределенной и другой. Однако нет смысла так сильно углубляться во все существующие варианты сочетания нагрузки, сбор которой производится. В данном примере будет равномерно распределенная нагрузка, потому как подобный случай загрузки для плит перекрытия в жилых частных домах является наиболее распространенным.

Сосредоточенная нагрузка должна измеряться в кг-силах (КГС) или в Ньютонах. Распределенная же нагрузка – в кгс/м.

Нагрузки на плиту перекрытия могут быть самыми разными, сосредоточенными, равномерно распределенными, неравномерно распределенными и т. д.

Чаще всего плиты перекрытия в частных домах рассчитываются на определенную нагрузку: q1 = 400 кг на 1 кв.м. При высоте плиты, которая равняется 10 см, вес плиты добавит к данной нагрузки еще порядка 250 кг на 1 кв.м. Керамическая плитка и стяжка – еще до 100 кг на 1 кв.м.

Подобная распределенная нагрузка будет учитывать практически все сочетания нагрузок на перекрытия в жилом доме, которые возможны. Однако стоит знать, что никто не запрещает рассчитывать конструкцию на большие нагрузки. В данном материале будет принято такое значение и, на всякий случай, следует умножить его на коэффициент надежности: y = 1.2.

q = (400 + 250 + 100) * 1.2 = 900 кг на 1 кв.м.

Будут рассчитываться параметры плиты, которая имеет ширину 100 см. Следовательно, данная распределенная нагрузка будет рассматриваться как плоская, которая действует по оси y на плиту перекрытия. Измеряется в кг/м.

Определения максимального изгибающего момента для нормального (поперечного) сечения балки

Для бесконсольной балки на двух шарнирных опорах (в данном случае – плита перекрытия, опирающаяся на стены, на которую действуют равномерно распределенные нагрузки) максимальный изгибающий момент будет посредине балки. Mmax = (q * l^2) / 8 (149:5.1)

Для пролета l = 4 м, Mmax = (900 * 4^2) / 8 = 1800 кг/м.

Необходимо знать, что расчет железобетонной арматуры по предельным усилиям согласно СП 52-101-2003 и СНиП 52-01-2003 основывается на следующих расчетных предпосылках:

Схема пустотелой армированной плиты перекрытия

1. Сопротивление бетона растяжению следует принять равным 0. Подобное допущение производится на том основании, что сопротивление бетона растяжению гораздо меньше сопротивления растяжению арматуры (ориентировочно в 100 раз), следовательно, в растянутой зоне конструкции из железобетона могут образовываться трещины из-за разрыва бетона. Таким образом на растяжение в нормальном сечении работает только арматура.
2. Сопротивление бетона сжатию следует принять равномерно распределенным по зоне сжатия. Оно принимается не более расчетного сопротивления Rb.
3. Растягивающие максимальные напряжения арматуры следует принимать не более, чем расчетное сопротивление Rs.

Чтобы не допускать эффект образования пластического шарнира и обрушения конструкции, которое возможно при этом, соотношение E высоты сжатой зоны бетона у к расстоянию от центра тяжести арматуры к верху балки h0, E = y/h0, должно быть не более, чем предельное значение ER. Предельное значение должно определяться по следующей формуле:

ER = 0.8 / (1 + Rs / 700).

Это эмпирическая формула, которая основывается на опыте проектирования конструкций из железобетона. Rs – расчетное сопротивление арматуры в МПа. Однако стоит знать, что на данном этапе с легкостью можно обойтись и таблицей граничных значений относительной высоты сжатой зоны бетона.

Некоторые нюансы

Есть примечание к значениям в таблице, пример которой содержится в материале. Если сбор нагрузок для расчета выполняется не профессиональными проектировщиками, рекомендуется занижать значения сжатой зоны ER приблизительно в 1,5 раза.

Дальнейший расчет будет производиться с учетом a = 2 см, где a – расстояние от низа балки до центра поперечного сечения арматуры.

При E меньше/равно ER и отсутствии арматуры в сжатой зоне бетонную прочность следует проверять согласно следующей формуле:

Подбор сечения арматуры

Расчетное сопротивление растяжению для арматуры A400 будет: Rs = 3600 кгс/см кв. (355 МПа). Расчетное сопротивление бетонному сжатию (класс B20) будет: Rb = 117 кгс/см кв. (11.5 МПа). Все остальные нагрузки и параметры для имеющейся плиты были определены ранее. Прежде всего с помощью формулы будет определено значение коэффициента am:

am = 1800 / (1 * 0.08^2 * 1170000) = 0.24038.

Арматуры имеет два размера, условный и реальный размеры.

В связи с тем, что момент был определен в кг/м и размер поперечного сечения удобно подставлять в метрах тоже, значение расчетного сопротивления будет приведено кг/м кв. для того, чтобы соблюдалась размерность.

Подобное значение меньше предельного для такого класса арматуры согласно таблице (0.24038

Количество стержней для армирования монолитной железобетонной плиты перекрытия

Для того чтобы армировать плиту, есть возможность использовать 7 стержней, которые имеют диаметр 12 мм с шагом 140 мм. Есть и другой вариант – 10 стержней, которые имеют диаметр 10 мм и шаг 100 мм.

Прочность бетона проверяется согласно следующей формуле:

y = 3600 * 7.69 / (117 * 100) = 2.366 см.

E = 2.366 / 8 = 0.29575. Данное значение меньше, чем граничное 0.531 согласно формулам и таблице, помимо того, оно меньше рекомендуемого 0.531/1.5 = 0.354, то есть удовлетворяет всем имеющимся требованиям.

117 * 100 * 2.366 (8 – 0.5 * 2.366) = 188709 кг на см > M = 180000 кг на см, согласно формуле. 36

3600 * 7.69 (8 – 0.5 * 2.366) = 188721 кг на см > M = 180000 кг на см, согласно формуле.

Устройство пола поверх монолитной армированной плиты перекрытия

Все необходимые требования таким образом соблюдаются.

В случае, если класс бетона будет увеличен до B25, арматуры при этом будет необходимо меньшее количество, потому как для B25 Rb = 148 кгс/см кв. (14.5 МПа).

am = 1800 / (1 * 0.08^2 * 1480000) = 0.19003.

As = 148 * 100 * 10 (1 – корень кв. (1 – 2 * 0.19)) / 3600 = 6.99 кв.см.

Таким образом, для того, чтобы армировать 1 п.м имеющейся плиты перекрытия, все равно понадобится использовать 5 стержней, которые имеют диаметр 14 мм с шагом 200 мм либо продолжать подбирать сечение.

Стоит сделать вывод, что сами расчеты достаточно просты, помимо того, они не займут большое количество времени. Однако при этом формулы понятнее не становятся. Совершенно любую железобетонную конструкцию теоретически можно рассчитать, исходя из классических, то есть предельно простых и наглядных формул.

Сбор нагрузок – некоторый дополнительный расчет

Сбор нагрузок и расчет прочности монолитных плит перекрытия часто сводится к сравнению двух факторов между собой:

• усилий, которые действуют в плитах;
• прочностью армированных ее сечений.

Первое в обязательном порядке должно быть меньше, чем второе.

Определение в нагруженных сечениях моментных усилий. Моментных, потому что изгибающие моменты будут определять на 95% армирование изгибных плит. Нагруженные сечения – середина пролета или, выражаясь другими словами, центр плиты.

Изгибающие моменты в квадратной плите, которая не защемлена по контуру (пример – на кирпичные стены) по каждому направлению X и Y могут определяться: Mx = My = ql^2 / 23.

Для частных случаев можно получить некоторые определенные значения:

1. Плита в плане 6х6 м – Mx = My = 1.9тм.
2. Плита в плане 5х5 м – Mx = My = 1.3тм.
3. Плита в плане 4х4 м – Mx = My = 0.8тм.

При проверке прочности считается, что в сечении имеется сжатый бетон сверху, а также растянутая арматура снизу. Они способны образовать силовую пару, которая воспринимает моментное усилие, приходящее на нее.