Перекрытия по железобетонным балкам

Перекрытия

Общие положения

Перекрытия – основные горизонтальные конструктивные элементы здания, расчленяющие его по высоте на уровни (этажи) и выполняющие одновременно несущие функции.

Конструкции перекрытий образуют горизонтальные жесткие диски (диафрагмы). Они объединяют вертикальные несущие конструкции здания, обеспечивая его работу при воздействии вертикальных и горизонтальных нагрузок как единого целого. Перекрытия передают постоянные (перегородки) и временные (мебель, оборудование, люди) вертикальные нагрузки на стены или колонны здания (рис. 8.1.).

Рис. .1. Виды перекрытий и воздействия на них: 1 – надподвальное; 2 – цокольное; 3 – междуэтажное; 4 – чердачное; 5 – силовая нагрузка; 6 – ударный шум; 7 - воздушный шум; 8 – тепловой поток; 9 – диффузия водяного пара; 10 – капель с крыши

Силовые воздействия вызывают напряженное состояние и деформации элементов перекрытия, наиболее ярко проявляющиеся в прогибах.

Несиловые воздействия вызывают необходимость придания перекрытиям соответствующих теплотехнических, акустических, гидроизоляционных, огнезащитных и др. качеств, отвечающих требованиям эксплуатации.

Схема укладки плит перекрытия

Классификация перекрытий

По местоположению в здании и эксплуатационному назначению перекрытия разделяют на:

- надподвальные, отделяющие первый этаж от подвала;

- цокольные, отделяющие первый этаж от подполья или сквозного этажа (над проездом);

- междуэтажные, разделяющие этажи;

- чердачные, отделяющие верхний этаж от чердака. Все перекрытия, кроме чердачного, включают в себя конструкцию пола.

По материалу основных элементов перекрытия бывают: деревянные, железобетонные, сталежелезобетонные, сталебетонные.

По способу возведения: сборные, сборно-монолитные, монолитные.

Сборные перекрытия по размерам применяемых строительных изделий выполняются:

- из мелкоразмерных элементов (главным образом в малоэтажном строительстве);

- из крупноразмерных элементов (для многоэтажных зданий).

По конструктивному решению перекрытия разделяют на:

- балочные, состоящие из несущей части (балок) и заполнения или настила;

- безбалочные (или плитные), выполняемые из однородных элементов – плит.

По теплотехническим характеристикам перекрытия бывают утепленные (надподвальные, цокольные, чердачные) и неутепленные (междуэтажные).

По способам достижения нужной звукоизоляции перекрытия могут быть акустически однородными и акустически неоднородными. Акустически однородные перекрытия состоят из несущих плит, нижняя поверхность которых является потолком, а верхняя – основанием для настилки пола. При этом защита от воздушного шума достигается доведением массы 1 м² перекрытия до определенной величины (например, для жилых зданий до 400 кг, что соответствует толщине плиты из тяжелого бетона 160 мм). Акустически неоднородные перекрытия включают несколько слоев, один из которых – несущий – может иметь толщину, определяемую расчетом на прочность.

Остальные слои предназначены для звукоизоляции, величина которой определяется акустическим расчетом.

Требования к перекрытиям

Перекрытия должны обладать прочностью– выдерживать действующие на них постоянные и временные нагрузки.

Эксплуатационные качества перекрытий определяет их жесткость. Если жесткость недостаточна, то под влиянием нагрузок перекрытия дают значительные прогибы. Величина жесткости оценивается значением относительного прогиба, равного отношению абсолютного прогиба к величине пролета.

Прогиб элементов перекрытий (балки, прогоны, плиты, настилы), открытых для обзора, ограниченный исходя из эстетико-психологических требований, не должен превышать при пролетах: 3 м – 1/150 часть пролета; 6 м – 1/200; 12-24 м – 1/250.

Прогиб элементов перекрытий, ограниченный конструктивными требованиями, не должен превышать расстояния (зазора) между нижней поверхностью этих элементов и верхом перегородок, витражей, дверных коробок, расположенных под несущими элементами.

Противопожарные требования к перекрытиям соответствуют степеням огнестойкости соответствующих зданий. Так, по СНиП 21-01-97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» предел огнестойкости междуэтажных, надподвальных и чердачных перекрытий должен быть не менее: для I степени огнестойкости здания – REI60; для II и III – REI 45; для IV – RE115; для V – не нормируется.

Теплозащитные требования предъявляют к перекрытиям, отделяющим отапливаемые помещения от неотапливаемых пространств – чердачных, цокольных, надподвальных. Особое внимание необходимо уделять конструированию перекрытий в местах опирания и примыкания к наружным стенам во избежание образования мостиков холода.

Достаточная звукоизоляция – важнейшее требование, которое определяется местоположением перекрытий (чердачное, междуэтажное, надподвальное) и функциями разделяемых ими помещений. Перекрытия должны обеспечивать звукоизоляцию как от ударного, так и от воздушного шума.

Перекрытия должны быть возможно меньшими по толщине и весу. Высота перекрытий определяет общую высоту этажа и здания. При увеличении высоты перекрытия (а значит, и здания) возрастают общие затраты на строительство здания. Высота перекрытий зависит от: пролета, нагрузки и допустимого прогиба, расположения балок (в одном или двух уровнях), толщины плит, наличия инженерных коммуникаций в толще перекрытия, высоты подвесного потолка, толщины конструкции пола.

Деревянные перекрытия малоэтажных зданий должны удовлетворять требованиям по биостойкости, т.е. не должны подвергаться загниванию, особенно в местах опирания на стены и примыкания к ним.

Конструктивные решения перекрытий должны быть обоснованы экономически и технологически – они должны обладать индустриальностью в устройстве.

Эстетическиекачества перекрытий решаются на основе общего архитектурно-художественного замысла по интерьерам здания.

В зависимости от назначения помещений к перекрытиям могут предъявляться специальные требования: водонепроницаемость (для перекрытий в санузлах, душевых, банях, прачечных), несгораемость (в пожароопасных помещениях), газонепроницаемость (при размещении в нижних этажах помещений, выделяющих газы).

Для выполнения этих требований в большинстве случаев необходима многослойная конструкция перекрытия. От состава, структуры и толщины отдельных слоев зависят функциональные качества и высота перекрытия.

Перекрытие в его общем виде, как правило, имеет три функциональные слоя (рис. 8.2.):

- несущая конструкция, которая обычно состоит из плит и балок перекрытия;

- пол (над несущей конструкцией) с настилом, изолирующим и распределяющим нагрузку слоями;

- потолок, представляющий собой подвесную или подшивную конструкцию нижней плоскости перекрытия.

Рис. .2. Состав перекрытия в обобщенном виде: 1 – покрытие пола; 2 – стяжка; 3 – изоляция (гидро-, паро-); 4 –утеплитель; 5 – выравнивающий слой; 6 – плита; 7 – балка; 8 – воздушная прослойка; 9 – прокладка; 10 – облицовка

В табл. 1. указано назначение отдельных слоев перекрытия. В зависимости от местоположения и конкретного решения перекрытия некоторые слои могут отсутствовать.

Таблица 1.

Назначение слоев перекрытия

Слои перекрытия	Несущая функция	Теплоизоляция	Звукоизоляция	Защита от влаги	Огнезащита	Разводка инж. коммуникаций	Эстетическая функция
Пол:
покрытие пола			+	+			+
стяжка			+			+
изоляция				+
утеплитель		+	+
выравнивающий слой			+			+
Несущие элементы:
плиты	+		+	+	+		+
балки	+						+
Воздушная прослойка			+			+
Потолок:
прокладка		+	+
облицовка			+	+	+		+

Сборные перекрытия.

В качестве несущих элементов перекрытий в граж­данских и промышленных зданиях массового строитель­ства применяют преимущественно типовые железобетон­ные изделия заводского изготовления - плиты.

Железобетонные плиты перекрытий подразделяют:

1. по типу поперечного сечения (рис. 2.1) -сплошные, многопустотные, ребристые, коробчатые;
2. по количеству слоев (см. рис. 2.1)- однослой­ные, двухслойные, трехслойные;
3. по вариантам опирания - на четыре стороны (по контуру), на три стороны, на две противоположные сто­роны, по углам (на колонны каркаса);
4. по способу армирования - с обычной арматурой, с предварительно напрягаемой арматурой.

Рис. 2.1

а - сплошная однослойная; б - сплошная двухслойная; в, г -сплошные трехслойные; д - пустотная; е - пустотная двухслой­ная; ж - ребристая: з - ребристая (корытная) санитарно-техни-ческая; и - ребристая типа «ПИ»; к - ребристая утепленная с ниж­ней полкой; л - ребристая типа «TT»; м - ребристая складчатая; н – коробчатая.

Таблица 2.1. ^ Плиты перекрытий железобетон­ные многопустотные (по ГОСТ 9561-91)

Плиты перекрытий железобетонные многопус­тотные(табл. 2.1, рис. 2.3) подразделяют на типы:

1ПК- толщиной 220 мм с круглыми пустотами диа­метром 159 мм, предназначенные для опирания по двум сторонам;

1ПКТ- то же, для опирания по трем сторонам;

1ПК- то же, для опирания по четырем сторонам (по контуру);

2ПК- толщиной 220 мм с круглыми пустотами диа­метром 140 мм, предназначенные для опирания по двум сторонам;

2ПКТ- то же, для опирания по трем сторонам;

2П- то же, для опирания по четырем сторонам (по контуру);

ЗПК- толщиной 220 мм с круглыми пустотами диа­метром 127 мм, предназначенные для опирания по двум сторонам;

ЗПКТ- то же, для опирания по трем сторонам;

ЗПКК- то же, для опирания по четырем сторонам (по контуру);

4ПК- толщиной 260 мм с круглыми пустотами диа­метром 159 мм и вырезами в верхней зоне по контуру для опирания по двум сторонам;

5П- толщиной 260 мм с круглыми пустотами диа­метром 180 мм, предназначенные для опирания по двум сторонам;

6ПК- толщиной 300 мм с круглыми пустотами диа­метром 203 мм, предназначенные для опирания по двум сторонам;

7П- толщиной 160 мм с круглыми пустотами диа­метром 114 мм, предназначенные для опирания по двум сторонам;

·

Рис. 2.2

Рис. 2.2. Варианты опираний сборных железобетонных плит

перекрытий:

а - на стены; б - на балки (прогоны, ригели); в - на колонны; г -

на плиты перекрытий.

Рис. 2.3

· ПГ - толщиной 260 с грушевидными пустотами, пред­назначенные для опирания по двум сторонам;

ПБ - толщиной 220 мм, изготовляемые методом не­прерывного формования на длинных стендах и предназ­наченные для опирания по двум сторонам.

Эти типы многопустотных плит предназначеныдля применения в жилых и общественных зданиях:

со стенами из кирпича, камней и блоков;

· со стенами из крупных панелей;

· с монолитнобетонными стенами;

· каркасной конструктивной системы.

Плиты 1ПК могут применяться также и для производ­ственных зданий. Применение плит типа 7ПК ограничива­ется малоэтажными жилыми домами.

Широкое применение многопустотных плит в строи­тельстве (рис.2.4) во многом определяют их досто­инства:

• прочность, жесткость и трещиностойкость;
• небольшая приведенная толщина за счет высо­кой пустотности сечений, достигающей 50%;
• достаточная звукоизоляция перекрытия, обеспе­чиваемая массой плит в сочетании с конструкцией пола;
• высокая огнестойкость перекрытия;
• высокий уровень заводской готовности сборных элементов, при котором обеспечивается гладкий потолок и приемлемая поверхность для устройства пола;
• возможность устройства в плитах инженерных коммуникаций.

^ Пустоты в плитах,предназначенных для опирания по двум или трем сторонам, располагаются в направле­нии длины плит. В плитах с опиранием по четырем сторо­нам пустоты располагаются параллельно любой из сто­рон плиты.

Состав перекрытия в обобщенном виде:

чердачного	Междуэтажного	надподвальные, цокольные

В зависимости от конструктивного решения перекрытия делятся на сборные балочные (монтируются из мелкоразмерных элементов) и плитные, а также сборно-монолитные и монолитные.

По материалу основных элементов перекрытия бывают: деревянные, железобетонные, сталежелезобетонные и сталебетонные.

Деревянные перекрытия

Для деревянных перекрытий характерна балочная конструктивная схема, основу которой составляют балки с пролетами не превышающими 6,5 м.

Пространство между балками заполняют сборными элементами настила наката: деревянные щиты, фибролитовые, камышитовые, гипсошлаковые и другие легкобетонные плиты; керамические и ячеистобетонные блоки.

Конструктивное решение перекрытий

В Германии и Швейцарии применяются клееные балочные деревянные элементы коробчатого и сплошного сечений.

Элементы соединяются между собой паз и гребень без применения клея или соединительных деталей.

Деревянные балки перекрытий

цельные	клееные
БЦ0	БЦ1	БЦ2	БК0	БК1	БК2	коробчатые	сплошные

Необходимый тип балок принимается в зависимости от действующей нагрузки расчетного пролета и шага балок. При отсутствии изделий индустриальной готовности возможно применение элементов из бревен, соответствующих расчетной нагрузке.

При назначении сечения балок следует исходить из сооружений, что их высота должна соответствовать 1/16-1/20 пролета, ширина 1/2-1/3 высоты. Оптимальная величина пролетов для деревянных балок перекрытий 3-4,5 м.

Расстояние между балками принимают в зависимости от конструктивного решения перекрытия.

При устройстве полового шпунтованного настила из доски 30 мм шаг балок принимается 0,5-0,6 м, при толщине досок пола 40-50 мм шаг балок – 0,7-0,8 м при устройстве настила по лагам шаг балок – 0,9-1,0 м.

Подбор сечений деревянных балок можно произвести по графикам или таблицам.

Схема расположения элементов перекрытия на отм. 3.300

Разрез 1-1   Щит Щ-1

Схемы опирания балок

На каменные наружные стены На внутренние стены при b ≥380

На внутренние стены при b <380	На столбы

Крепление балок чердачного перекрытия с помощью хомутов

Хомуты	Хомуты для подвески деревянных балок
Тип 1	Тип 2

Крепление прогонов чердачного перекрытия c помощью болтов

	Вариант 1	Вариант 2

В практике строительства применяют деревянные плиты перекрытий. В отличие от перекрытия по балкам плита состоит из дощатого каркаса и верхней и нижней обшивок, соединенных между собой.

Каркас состоит из продольных и поперечных ребер. Продольные – это сплошные по длине ребра из брусьев цельной древесины или комбинированные балки. Для стенок балок, а также верхней и нижней обшивок используются плиты OSB, древесно-волокнистые плиты сухого прессования, водостойкая фанера (8-12 мм), цементно-стружечные плиты. Простанственная жесткость и устойчивость продольных ребер обеспечивается верхней и нижней обшивками, а также поперечными ребрами.

Деревянные плиты перекрытий

Виды продольных ребер плит

Прямоугольное сплошное	Коробчатое	Двутавровое	Двутавровое	Швеллерное

Конструктивное решение перекрытия ТМ «Солид»

В конструкцию перекрытия входит: двутавровая балка ТМ «Солид», обшивка нижняя из OSB b = 8 мм, верхняя обшивка b = 22 мм, утеплитель – минеральная вата 100 мм, гидро-пароизоляция и покрытие пола.

Двутавровые балки ТМ «Солид»

Балки изготавливаются в заводских условиях из деревянного клееного бруса и плиты OSB (oriental strant board) или ОСП (ориентированно-стружечная плита).

№ п/п	Схемы перекрытий	Конструкция перекрытий	R/w, дБ	Ln,W,eq, дБ	Приме-чание
		1. ДСП со связями (паз-пружина) 2. Звукоизоляционные плиты S/<15МН/м3 3. Сухой песок 4. ДСП d≤19мм 5. Несущие балки 6. Обрешетка на пружинном бюгеле 7. Гипсокартонные плиты, ДСП или легкие строительные ДВП со штукатуркой
		1. Цементная стяжка 2. Звукоизоляционные плиты S/<15МН/м3 3. ДСП 4. Несущие балки 5. Волокнистый изоляционный материал d≥50мм 6. Обрешетка на пружинном бюгеле 7. Гипсокартонные плиты, ДСП или легкие строительные ДВП со штукатуркой
		1. ДСП со связями (паз-пружина) d=16мм 2. Бетонные плиты (тротуарные плиты) мин. d=50мм 3. Волокнистый изоляционный материал 30/25мм 4. ДСП d=16мм 5.Поглащающий слой в воздушной прослойке мин. d=100мм 6. Обрешетка 7. Гипсокартонные плиты, ДСП или деревянная подшивка
		1. ДСП со связями (паз-пружина) d=19мм 2. Волокнистый изоляционный материал d=20мм 3. Лаги на упругих прокладках 4. Засыпка песком d=45мм 5. ДСП d=22мм 6. Волокнистый изоляционный материал для звукопоглощения в воздушной прослойке, мин. d=100мм 7. Обрешетка 8. Гипсокартонные плиты или деревянная подшивка
		1. Стяжка гипсовая 30мм 2. Мягкие волокнистые изоляционные плиты d=6мм 3. Волокнистый изоляционный материал 30/25мм 4. Бетонные плиты (тротуарные плиты) мин. d=60мм 5. Битумный войлок, волокнистый фетр 6. ДСП со связями (паз-пружина) d=25мм
		1. ДСП со связями (паз-пружина) d=25мм 2. Несущие балки 3. Минеральная шерсть d=120мм 4. Несущие балки для нижней части перекрытия 5. Песчаная подсыпка 6. Пленка 7. ДСП d=25мм или гипсокартонная плита 2×9 мм
		1. ДСП со связями (паз-пружина) d=25мм 2. Волокнистый изоляционный материал d=25мм 3. Лаги на упругих прокладках 4. Песчаная подсыпка 50мм 6. Пленка 7. ДСП d=25мм
		1.Цементная стяжка ZE d=50мм 2. Волокнистый изоляционный материал 30/25мм 3. ДСП или фанера d=25мм
		1. ДСП со связями (паз-пружина) d=16мм 2. Волокнистый изоляционный материал 28/25мм 3. Бетонные плитки мин. m/=120 кг/м2 4. ДСП d=16мм
		1. ДСП со связями (паз-пружина) d=19мм 2. Песчаная подсыпка мин. 80мм 3. Пленка 4. Черный пол 5. Обрешетка (сплошная) или гипсокартонные плиты d=12,5мм
		1. ДСП со связями (паз-пружина) d=19мм 2. Несущие балки 3. Волокнистый изоляционный материал d=100мм 4. Обрешетка на пружинных бюгелех 5. Гипсокартонные плиты d=12,5мм
		1.ДСП d=25мм 2. Несущие балки 3. Волокнистый изоляционный материал d=100мм 4. Гипсокартонные плиты, ДСП или фанерная плита d=12,5мм
		Подвеска на пружинном бюгеле			Узел1

Перекрытия по железобетонным балкам

В таких перекрытиях несущие функции выполняют балки из железобетона с обычным или предварительно напряженным армированием. В жилых и общественных зданиях применяют балки таврового сечения, которые опираются на несущие стены, а также на прогоны и ригели. В соответствии с модульной системой балки укладываются на расстоянии 600, 800 и 1000 мм.

Межбалочное заполнение устраивают из сборных бетонных пустотелых, легкобетонных блоков, плоских плит, керамических камней.

Пример конструктивного решения перекрытия

Пустотелые блоки можно подобрать по размерам балок перекрытий так, что они вместе с балками будут находиться в одной плоскости, являющейся основанием под пол. При устройстве одежды пола непосредственно по такому основанию пустотелые блоки выполняют роль не только заполнения, но и воспринимают нагрузку. Для повышения несущей способности перекрытия зазоры между накатом и балками замоноличивают раствором марки 50 и этим обеспечивают их совместную работу.

Железобетонные балки заводят в стены на глубину 120-150 мм и наглухо заделывают. Связь перекрытий со стенами осуществляется анкеровкой балок. Анкеры в виде изогнутых круглых стальных стержней заводят в монтажные петли, предусматриваемые на концах железобетонных балок.

Во избежание промерзания чердачных перекрытий железобетонные балки покрывают теплоизоляционными материалами из минеральной ваты либо покрывают специальными коробами с утеплителем.