Виды и конструктивные решения сборных, монолитных и сборно-монолитных перекрытий

Перекрытия - это горизонтальные ограждающие конструкции зда­ния, разделяющие его внутреннее пространство по высоте на этажи и воспринимающие нагрузки от конструкции, находящихся в поме­щении мебели, оборудования, людей и др. Этими функциями опреде­ляются прочностные, а также тепло-, влаго-, газо- и звукоизолирую­щие качества перекрытий и полов.

Перекрытия придают зданиям и сооружениям пространственную жесткость, воспринимая все приходящиеся на них нагрузки, а также обеспечивают тепло- и звукоизоляцию помещений. Одновременно выполняют несущие и ограждающие функции, следовательно, они состоят из:

- несущей части, передающей нагрузки на стены или отдельные опоры;

- ограждающей части, в состав которой входят полы и потолки.

Железобетонные перекрытия прочны, долговечны и несгораемы.

До освоения и внедрения в практику строительства сборных кон­струкций железобетонные перекрытия выполняли монолитными.

Монолитные перекрытия армируют и бетонируют на месте, в опа­лубке.

В современном строительстве монолитные перекрытия применяют в случае, когда они являются основным элементом, обеспечивающим общую пространственную жесткость здания, в зданиях сложной формы (в плане), а также при значительных динамических нагрузках на перекрытия.

В зависимости от нагрузки пролеты до 3 мможно перекрывать гладкой плитой толщиной 60-100 мм.При пролетах более 3 мустраи­вают ребристые перекрытия (рис. 1а), состоящие из плиты, главных балок (прогонов) и второстепенных балок (ребер). Расстояние между главными балками - от 4 до 6 м, а между ребрами при толщине пли­ты 70—100 мм — от 1,5 до 3 м. Балки многопролетных перекрытий представляют собой неразрезную конструкцию. Опорами главных балок служат колонны, опорами ребер - прогоны.

Для получения гладкого потолка при ребристом перекрытии делают штукатурку по стальной сетке, подвешиваемой к ребрам снизу, или крепят листы сухой штукатурки на специальных подвесках. В верхнем этаже гладкий потолок может быть получен устройством монолитного железобетонного перекрытия ребрами вверх.

Ребристые перекрытия имеют прямоугольную сетку колонн. При квадратной сетке колонн (когда расстояния между колоннами в обоих направлениях перекрываемого пролета одинаковы) перекрытия могут быть кессонного типа (рис. 1, б).

В случае необходимости получения гладкого потолка перекрытия могут быть безбалочной конструкции (рис. 1, в) с толщиной плиты,

Рис. 6.6. Монолитные железобетонные перекрытия:

а – ребристое; б – кессонное; в – безбалочное; 1 – главные балки (прогоны); 2 – второстепенные балки (ребра); 3 – плита; 4 – колонны; 5 – чистый пол; 6 – капитель.

равной 1/35 пролета, опирающейся на колонны, имеющие в верхней части уширения (капители), которые обеспечивают прочность плиты на продавливание и лучшее сопряжение плиты с колоннами. Сетка колонн допускается 5x5 или 6X6 м.

Сборныежелезобетонные перекрытия подразделяют на перекрытия:

- по железобетонным балкам;

- из железобетонных плит;

- настилов;

- крупных пане­лей.

Перекрытия по железобетон­ным балкам таврового сечения (рис. 2а)просты по конструкции, имеют малый вес монтажных элементов, но трудоемки вслед­ствие заделки цементным рас­твором большого количества швов между элементами межба­лочного заполнения (наката). Шаг балок назначают в зависи­мости от нагрузки: 600, 800, 1000 мм.В качестве межбало­чного наката применяют пусто­телые легкобетонные камни-вклады­ши, армированные шлакобетон­ные или гипсобетонные плиты.

Полы устраивают по лагам или по выровненному основанию. Потолки покрывают слоем шту­катурки, не более 10 мм. Связь перекрытия со стенами осущест­вляется анкеровкой балок пере­крытия

Балки чердачного перекры­тия утепляют (рис. 2,б).

Рис.2. Междуэтажные перекрытия по сборным железобетонным балкам: а – с накатом из плит; б – с заполнением вкладышами; 1- гипсобе-тонные плиты; 2 – легкобетонные вкладыши; 3 – шлак; 4 – звукоизоляционная прокладка; 5 – лага; 6 – дощатый пол; 7 – оргалит; 8 – толь;9 – легкий

бетон; 10 – чистый пол; 11 – затирка.

Перекрытия из крупнораз­мерныхжелезобетонных элемен­тов выполняют в виде плит, настилов и панелей заводского изготовления в соответствии с номенклатурой сборных желе­зобетонных изделии для гражданских зданий.

В зависимости от конструктивной схемы здания различают перекрытия из длинномерных железобетонных плит (на­стилов), укладываемых на продольные несущие стены или на продоль­ные прогоны; из плит, панелей или настилов, укладываемых на попе­речные несущие стены или на поперечные прогоны; из панелей, опи­рающихся на четыре стороны или но четырем углам на колонны кар­каса. Основные типы длинномерных плит, настилов и конструкция перекрытий из них показаны на рис.3

Рис.3. Перекрытия из крупных железобетонных панелей:а – типы панелей (соответственно: сплошные размером на комнату, многопус-тотные, ребристые)

Широко применяются пустотелые плиты с круглыми, овальными и вертикальными пустотами, образующие гладкие потолки помещенийи ровную поверхность под основание полов. Ширина пустотелых плит от 1200 до 3600 мм, длина равна от 2,4 м до 12 ми высота 220 мм.

Во избежание разрушения плит под нагрузкой от веса стен в местахзаделки их в стены верхняя полка (плита) имеет на опорах вырезы,закладываемые сплошными бетоннымивкладышами. Плита должнабыть заделана в стену не менее чем на 10 сми связана с другими плитами стальными анкерами. Швы между плитами плотно заполняют цементным раствором и со стороны потолка расшивают.

Перекрытия из ребристых настилов распространены меньше, так как требуют засыпки лотков и усложняют конструкцию пола. Из-за сложности изготовления и большого веса еще меньше распространены одно-, двух- и трехслойные сплошные настилы.

Плиты между собой связывают проволочной скруткой за монтажные петли, а перекрытия со стенами — анкеровкой.

Наиболее прогрессивными являются перекрытия из крупных пане­лей размером на комнату.Такие панели представляют собой деталь с полной заводской готов­ностью, полностью исключающую необходимость штукатурки или затирки потолка. Отсутствие швов на потолке повышает звукозащитные и архитектурные достоинства помещения.

Кроме рассмотренных типов плит перекрытий, в некоторых райо­нах, богатых залежами высококачественной глины, для перекрытийприменяют узкие настилы из пустотелых керамических камней. В районах, богатых песком и известью, приме­няют армосиликатные плиты перекрытий, не требующие цемента и не уступающие по прочности железобетонным перекрытиям. Габариты таких плит и конструкции перекрытий аналогичны железобетонным.

Основным недостатком каркасной системы дли жилых зданий являются выступаю­щие в интерьере из плоскости перекрытия ригели,

Конструктивные разработки, ведущие к устранению этого недостатка, проявились в следующих решениях:

- каркасная система со скрытыми ригелями, образуемые в построечных условиях с предварительно-напряжённой арматурой (система КПНС);

- безбалочное перекрытие, формируемое из сборных элементов плит сплошного се­чения с опорой на колонны, устанавливаемых по углам квадратного (6x6 м) плана (сис­тема КУБ ).

Система со скрытыми ригелями в плоскости перекрытия (КПНС) проектируется по связевой схеме из сборных элементов: колонны, плиты перекрытия, стены-диафрагмы жёсткости (рис.4).

Ригели, высотой в толщину плиты перекрытия, создаются в пост­роечных условиях замоноличиванием перекрёстно расположенной канатной арматуры, пропущенной через сквозные отверстия в колонне. При натяжении арматуры в постро­ечных условиях создаётся двухосное обжатие плит перекрытия. Система позволяет вос­принимать широкий диапазон нагрузок, габаритов пролётов и высот зданий.

Рис.4. Безригельный каркас с натяжением арматуры в построечных условиях. А – компоновка узла примыкания плит перекрытий и пропуск арматуры через колонну; Б – схема компоновки несущих конструкций; 1 – уголковый вкладыш; 2 – плита перекрытия; 3- напрягаемая канатная арматура; 4 – колонна; 5 – фасадная распорка; 6 – консольная плита перекрытия; 7 – плита перекрытия с проемом для лестницы; 8 – типовая плита перекрытия.

Безригельная система КУБ (рис.5) выполняется из сборных элементов: колоны с металлическими воротниками в плоскости перекрытий; трех основных типов плит пере­крытия толщиной в 16 см (надколонная, межколонная и средняя).

Рис.5. Безригельный каркас системы КУБ: А- конструктивная схема; Б – конструктивные элементы; В – узлы соединения колонны с плитой (а) и плиты с плитой (б); 1- надколонные; 2 – межколонные; 3 – средние плиты; 4 – колонны

Колонны бесстыковые, высотой до 15,3 м, с нанизанными на неё надколонными пли­тами и соединённые с ней сваркой по металлическому воротнику. Межколонные и сред­ние плиты имеют шпонки, позволяющие после сварки и замоноличивания, создать еди­ный диск перекрытия, воспринимающий как вертикальные, так и горизонтальные на­грузки.

Пространственную жёсткость обеспечивают крестовые стальные связи между колоннами.

Как в первом, так и во втором вариантах безригельной системы каркаса наружные стены могут выполняться из сборных элементов (панелей) или местных материалов, выполняя роль ненесущих или самонесущих стен.

Каркасная система с плоским перекрытием коробчатого типа(рис.6) приме­няют при большом шаге расстановки колонн - 7,2x7,2 м или 9х9 м.

Рис.6. Каркасная система с плоским перекрытием коробчатого сечения.

Плоская плита перекрытия высотой в 400 мм представляет собой систему пере­крестных балок (ребер) с уложенными между ними вкладышами из теплоизоляционных материалов (пенополистирол, минераловатные плиты и пр.). Верхняя (толщиной 60 мм) и нижняя (толщиной 50 мм) плоскости плиты связаны между собой ребрами. Верхняя и нижняя плоскость плиты армируется конструктивными сетками, а ребра - сварными или вязаными каркасами. По осям колонн располагают основные балки шириной порядка 400 мм и армируют рабочей арматурой. Второстепенные (дополнительные) балки, иду­щие с шагом 600 мм, имеют ширину 120-150 мм, их армирование конструктивное.Каркасная система с плоским коробчатым перекрытием имеет большую несу­щую способность, хорошие звукоизоляционные свойства и достаточно проста в изготовлении.

Сборно-монолитныеперекрытия (переходный вид перекрытий от монолитных к сборным) устраивают из керамических, бетонных кам­ней, двухпустотных бетонных блоков, замоно-личиваемых в бетон. Камни или блоки укладывают рядами по доскам опалубки. В зазор между рядами ставят арматуру и укладывают бетон, образуя железо­бетонные ребра. При реконструкции зданий или наличии только ма­лых средств механизации пролеты до 4 ммогут быть перекрыты сбор­но-монолитными перекрытиями.

Монолитные перекрытия проектируют по классической схеме многопролетных неразрезанных плит, опертых на несущие стены по контуру или по трем сторонам. Плиты имеют сплошное сечение, толщину не менее 160 мм (рис.7).

Рис.7. Монолитные неразрезные перекрытия, защемленные в наружных и внутренних стенах при контактных сопряжениях:1 - наружная стена; 2 • внутренняя стена; 3 - монолитная плита перекрытия; 4 -нижнее армирование; 5 - верхнее армирование (на опорах)

Сборно-монолитные с перекрытия состоят из двух элементов - нижней сборной пли­ты толщиной 40-60 мм, выполняющей функции несъемной опалубки, и верхнего моно­литного бетонного слоя толщиной 100-120 мм.

В соответствии с принятой конструкцией перекрытия выбирается вариант перекры­тия лоджий: с консольным выпуском монолитной плиты перекрытия, либо из сборных настилов. В обоих случаях зона пересечения перекрытием наружной стены лоджии утепляется.

Узлы сопряжения плит перекрытий с монолитными стенами в за­висимости от способа передачи сжимающих усилий и типа плит пе­рекрытий рекомендуется проектировать контактными, платформен­ными или комбинированными(рис. 8-10).

В контактном узле сжимающие усилия передаются только через монолитный бетон несущей стены (рис. 8). В контактном узле можно применять монолитные, сборные и сборно-монолитные пере­крытия, включающие сборные плиты-скорлупы, которые выполняют функции опалубки. Сборные плиты перекрытий заводятся за грань стены на величину 90 мм.

Рис. 15. Контактные узлы наружных монолитных стен.

а — при монолитных плитах перекрытия; б — при сборно-монолитных плитах перекрытия; в — при сборных сплошных плитах перекрытия и свя­зях со стенами посредством отдельных стержней; г — то оке, при петле­вых связях; д - при сборных многопустотных плитах перекрытия и связях со стенами посредством отдельных стержней; е — то же, при петлевых связях.

При платформенном стыке сжимающие усилия передаются через опорные участки плит перекрытий, При устройстве платформенного стыка применяются сборные и сборно-монолитные перекрытия, включающие сборные плиты-скорлупы (рис.9).

Комбинированные стыки образуются сочетанием контактного и платформенного стыков.

Для повышения несущей способности несущей способности контактных и комбинированных стыков железобетонных стен предусматривается установка в стыках вертикальной арматуры.

Рис. 9. Платформенные стыки внутренних монолитных стен

а - при сборных сплошных перекрытиях и связях посредством сварки закладных деталей; б- то же, при связях посредством сварки выпусков арматуры; в - при сборных многопустотных плитах перекрытиях; г - при сборно-монолитных перекрытиях; цифровые обозначения 1-12 см. на рис. 16:13-растворный шов; 14 - бетонная пробка; 15 - связи многопу­стотных плит; 16-монтажная петля

Рис. 10. Комбинированные узлы наружных монолитных стен сосборными многопустотными и сборно-монолитнымиперекрытиями:а - при многопустотных плитах перекрытия и связями в виде отдель­ных стержней; б - то же, со связями в виде каркасов; в - при сборно-моно­литном перекрытии; цифровые обозначения 1-16 см. рис. 16: 17 – связи

междуэтажных плит в виде металлических каркасов;

18- плоский каркас