Типы железобетонных перекрытий

К простейшему виду монолитного железобетонного перекрытия относится гладкая однопролетная плита, пролет которой принимают в пределах от 1,5 до 3 мм; толщина плиты может быть от 60 до 100 мм в зависимости от нагрузки и пролета.

При пролетах более 3 м гладкая плита неэкономична из-за большой толщины и значительного собственного веса. В этих случаях применяют перекрытия в виде системы балок и плит, связанных между собой в одно целое (ребристые и кессонные перекрытия).

Ребристое перекрытие

Ребристое перекрытие (рис. 107, а) представляет собой конструкцию, состоящую из взаимно связанной плиты и балок. На рис. 107, б приведена схема ребристого перекрытия над помещением длиной 24 л и шириной 16 м.

Поперек помещения уложены 3 мощных прогона, называемые главными балками, опирающиеся на наружные стены и колонну. Вдоль помещения расположены так называемые второстепенные балки, или ребра, опирающиеся па стены и прогоны. Пролет плиты (расстояние между осями ребер) составляет 2 м. Вообще же пролет плит принимают от 1,5 до 3,0 м, толщина их составляет от 60 до 100 мм.

Нормальным пролетом второстепенной балки, при котором высота ее получается допустимой с точки зрения общей высоты перекрытия, является пролет от 4 до 6 м. При этом высоту балок (включая толщину плиты) можно ориентировочно принимать равной от 1/12 до 1/16 их пролета, а ширину — в пределах 1/8—1/12 расстояния между их осями. Поскольку для главной балки обычно принимают большее сечение, чем для второстепенной, пролет ее можно довести до 6—9 м. Таким образом, ребристое перекрытие имеет прямоугольную сетку колонн с довольно большими расстояниями между ними.

В ребристых перекрытиях до 50—70% всего количества бетона расходуется на плиту. Уменьшая расстояние между ребрами и одновременно их толщину, можно получить более тонкую плиту. Стремление уменьшить толщину плиты с целью экономии бетона привело к созданию часторебристых перекрытий (рис. 108).

Для устройства таких перекрытий вместо опалубки укладывают разреженный настил из досок, опирающихся на прогоны, поддерживаемые временными деревянными стойками поддерживающих лесов. По доскам укладывают керамические или шлакобетонные пустотелые камни, поперечные швы между которыми заполняют раствором.

Ряды камней укладывают так, чтобы между ними образовалось пространство для устройства железобетонных ребер. Поверх ребер и камней укладывают арматуру и бетонируют ребра и плиту. Для предохранения камней от возможного выпадения боковые грани их рекомендуется делать рифлеными или скошенными.

Высоту часторебристых перекрытий при пролетах до 6,0 м принимают от 200 до 300 мм при толщине плиты от 30 до 50 мм. Ширина ребер составляет 60—120 мм при ,расстоянии между ними в свету от 250 до 600 мм. Часторебристые перекрытия по сравнению с ребристыми имеют следующие преимущества: они выгоднее в отношении расхода бетона, меньше расходуется древесины па опалубку, причем конструкция опалубки простая. Кроме того, эти перекрытия имеют несколько меньшую конструктивную высоту и образуют гладкий потолок.

Кессонные перекрытия

Кессонные перекрытия (рис. 109) — это такие ребристые конструкции, в которых главные и второстепенные балки имеют одинаковую высоту. В этом случае на потолке образуются прямоугольные или квадратные углубления, по-французски — кессоны. Экономически кессонные перекрытия менее выгодны, чем обычные ребристые, и применение их оправдывается главным образом архитектурными соображениями.

Безбалочные перекрытия

В безбалочных перекрытиях (рис. 110) железобетонная плита (толщиной 150—200 мм) опирается непосредственно на колонны, в верхней части которых устроены уширения, называемые капителями. Сетку колонн при безбалочном перекрытии принимают квадратной или близкой к квадрату с размером стороны 5—6 м.

Безбалочные перекрытия целесообразно применять при больших нагрузках, а также при необходимости иметь гладкий потолок (например, в холодильниках, бойнях, гаражах и т. п.).

Сборные железобетонные перекрытия

Сборные железобетонные перекрытия имеют большие преимущества перед монолитными. Они полностью удовлетворяют требованиям комплексной механизации строительства зданий, дают возможность уменьшить трудоемкость работ, исключить работы по устройству подмостей и опалубки, а также резко сократить сроки строительства.

При проектировании конструкций элементов сборных железобетонных перекрытий необходимо стремиться укрупнять их, так как при этом сокращается количество монтажных операций по подъему и укладке элементов, сокращается количество стыковых сопряжений. Лучшим вариантом являлась бы плита перекрытия на комнату, чтобы потолок был гладким.

В сборных конструкциях перекрытий необходимо также предусмотреть всякого рода отверстия, борозды и каналы для отопительных, водопроводно-канализационных и электрических сетей.

Сборные железобетонные перекрытия подразделяются на три основные группы: балочные, в виде настилов (плит) и крупнопанельные.

Балочные перекрытия (рис. 111) делают из балок таврового профиля и заполнения между ними. В качестве заполнения применяют накат из гипсобетонных или легкобетонных плит толщиной 80 и длиной 395 мм, армированных деревянными реечными или брусковыми каркасами (для междуэтажных перекрытий), или легкобетонных плит толщиной 90 и длиной 385 мм, армированных сварными стальными сетками (для чердачных перекрытий) (рис. 111, а). В целях изоляции от воздушного переноса звука зазоры между балками и накатом заделывают раствором, а по па-кату насыпают шлак.

Вместо наката применяют также легкобетонные двухпустотные камни-вкладыши высотой 250 и длиной 195 мм (рис. 111, б). Зазоры между камнями и балками тщательно заполняют цементным раствором. Это создает некоторую монолитность перекрытия и повышает его жесткость. Заполнять швы необходимо также и для улучшения звукоизоляции.

Для возможности использования в перекрытиях при различных по величине полезных нагрузках одних и тех же типов балок устанавливают различные расстояния между их осями — 600, 800 и 1000 мм при плитных накатах и 600 мм при заполнении из камней-вкладышей. При этом ширина плит-накатов соответственно составляет 510, 710 и 910 мм, а вкладышей — 510 мм.

Элементы балочных перекрытий имеют относительно небольшой вес и поэтому их применяют па постройках, оснащенных кранами малой грузоподъемности (до 1 т).

Перекрытия в виде настилов состоят из плоских или ребристых однотипных элементов, укладываемых вплотную и соединяемых друг с другом путем заполнения промежутков между ними цементным раствором. Уложенные вплотную один к другому элементы образуют сплошную конструкцию перекрытия. Для такого рода перекрытий не требуется балок, и они состоят из несущей железобетонной части (обычно офактуренной снизу), звукоизоляционного или термоизоляционного слоя и конструкции пола. Опорами для настилов служат стены или прогоны.

Наиболее распространенными настилами, применяемыми в практике современного строительства, являются пустотные настилы (рис. 112) высотой 160 мм при пролетах до 4 м и 220 мм при пролетах более 4 м. Настилы имеют продольные пустоты круглого (рис. 112, а), овально-сводчатого (рис. 112, б) или овального сечения (рис. 112, в). Диаметр круглых отверстий равен 160 мм в настилах высотой 220 мм и 120 мм, когда высота настилов равна 160 мм.

Овально-сводчатые отверстия имеют длину 350 и высоту 110 мм в настилах высотой 160 мм и 165 мм в настилах высотой 220 мм.

Настилы с овальными пустотами в последние годы не применяют вследствие сложности их изготовления конвейерным способом.

Приведенная толщина бетона¹ в настилах длиной 5,6—6,0 м с круглыми пустотами составляет около 120 мм, с овально-сводчатыми — около 100 мм и с овальными — около 80 мм. Таким образом, настилы с овально-сводчатыми и овальными пустотами более выгодны, чем с круглыми.

В последнее время вместо настилов с круглыми пустотами применяют настилы с так называемыми вертикальными пустотами (рис. 112, г), снижающие расход бетона до 15% по сравнению с круглопустотными. Вертикальные пустоты образуются при бетонировании, если к вкладышам из труб, применяемым для образования круглых пустот, приварены швеллеры. При заделке в стены концов настилов с овально-сводчатыми и овальными пустотами возможно продавливание верхней плиты настила вышележащей стеной. Поэтому в этих настилах предусмотрена заделка отверстий с одного торца в процессе формования (рис. 112, 8), в с другого после формования путем укладки на растворе бетонных вкладышей в специально предусмотренные вырезы в верхней плите настила.

Настилы большой площади, которыми можно перекрывать целые комнаты, называют панелями перекрытий. Отсутствие стыков в таких перекрытиях в пределах комнаты повышает их звукоизоляцию от воздушного шума, обеспечивает простоту и более высокое качество отделки потолка. Кроме того, панели перекрытий можно изготовлять на заводе с чистым полом.

Для обеспечения нормативной звукоизолирующей способности от воздушного шума однослойные конструкции междуэтажных панельных перекрытий, выполненные из тяжелого бетона, должны иметь вес 1 м² около 300 кГ.

При устройстве перекрытий раздельного тина, в которых используется звукоизолирующая способность воздушного промежутка между верхней и нижней панелями перекрытия, не имеющими между собой жесткой связи, а также при устройстве слоистых перекрытий нормативная звукоизолирующая способность может быть достигнута при весе перекрытия 200 кГ/м².

По конструктивной схеме (рис. 113) различают следующие виды междуэтажных крупнопанельных перекрытий; со слоистым полом, раздельного типа и со слоистым полом и раздельным потолком.

Перекрытие со слоистым полом (рис. 113, а) состоит из несущей навели, нижняя поверхность которой служит потолком, и слоистого пола, включающего слой мягкого и упругого материала, улучшающего звукоизоляцию от воздушного и ударного шума, а также жесткого основания под полы и чистого пола.

Перекрытие раздельного типа состоит из элементов пола и потолка, разобщенных замкнутой воздушной прослойкой, изолирующей помещение от воздушного и ударного шумов, при этом элемент пола должен быть отделен звукоизолирующими прокладками от элемента потолка и стен.

Перекрытия раздельного типа подразделяют на три группы:

• 1) раздельное перекрытие из двух несущих панелей (рис. 113, б);
• 2) из одной несущей панели и опирающейся на нее раздельной конструкции пола (рис. 113, в);
• 3) перекрытие с одной несущей панелью и раздельным подвесным или самонесущим потолком (рис. 113, г, д.).

Перекрытия со слоистым полом и раздельным потолком (рис. 113, е) состоят из несущей панели, жестко связанной со стенами, слоистого пола и подвесной или самонесущей конструкции потолка.

По конструктивной форме панели перекрытий разделяют на сплошные (однослойные и слоистые), ребристые (с ребрами вверх или вниз), пустотные (с круглыми или вертикальными пустотами) и шатровые.

Несущая однослойная сплошная панель (рис. 114, а) представляет собой железобетонную плиту постоянного сечения с нижней поверхностью, готовой под окраску, и верхней ровной, подготовленной для устройства пола.

Сплошные однослойные железобетонные панели имеют толщину 100—120 мм с многослойной конструкцией пола и 140 мм с наклейкой по плите линолеума на упругой основе.

Для перекрытия больших пролетов (6—6,6 л) в последнее время применяют сплошные однослойные предварительно напряженные железобетонные панели толщиной 140 мм, в которых звукоизоляция от воздушного шума обеспечивается весом самой плиты.

Несущая слоистая сплошная панель (рис. 114, б) представляет собой железобетонную плиту постоянного сечения, нижний слой которой изготовлен из более прочного бетона, в котором расположена растянутая арматура; второй слой — из легкого, менее прочного бетона. У трехслойных панелей третий, верхний, слой также состоит из более прочного бетона (неармированного или слабо армированного).

Ребристые панели могут быть с ребрами, обращенными вверх или вниз. Несущие панели перекрытия с ребрами вверх (рис. 114, в) целесообразно комплектовать с конструкцией пола на заводе, чем обеспечивается высокая степень заводской готовности и сохранности панелей при хранении на складе и монтаже.

Несущие панели перекрытия с ребрами вниз рекомендуется применять в перекрытиях с раздельным потолком и в перекрытиях со слоистым звукоизоляционным полом и раздельным потолком.

Экономичны часторебристые панели, состоящие из двух вибропрокатных скорлуп (рис. 114, г), одна из которых образует основание под чистый пол, а другая служит потолком. Сплошная воздушная прослойка и звукоизоляционные прокладки между скорлупами обеспечивают необходимую звукоизоляцию перекрытия.

Нижняя панель с ребрами вверх (панель потолка), имеющая нижнюю поверхность, готовую под окраску, жестко опирается на несущие стены и служит горизонтальной диафрагмой жесткости. Верхняя панель с ребрами вниз (панель пола), имеющая верхнюю поверхность, готовую для устройства пола, опирается на нижнюю панель через звукоизоляционные прокладки.

В панели пола в эксплуатационном положении по условиям звукоизоляции пе должно Сыть каких-либо жестких связей с нижней панелью и со стенами. Такие панели комлектуют на заводе; в них имеются по 4 монтажные петли, скрепляющие верхнюю и нижние скорлупы. После установки панели петли снимают и удаляют жесткую связь между скорлупами.

Недостатком раздельной конструкции перекрытия из двух часторебристых вибропрокатных скорлуп, как показали натурные исследования, являются неудовлетворительные их звукоизоляционные качества. Звукоизоляция ухудшается вследствие появления в скорлупах усадочных трещин, которые возникают в результате применения песчаного бетона с большим расходом цемента, а также вследствие форсированного пропаривания изделий. Кроме того, малая ширина опорной части верхней скорлупы (60 мм) вызывает смятие прокладок из древесноволокнистых плит и потерю ими упругих свойств. Наконец, зазор между верхней скорпулой и стеной вместо заполнения его изоляционной древесноволокнистой плитой часто замоноличивают раствором.

В связи с этим в последнее время более рациональным решением считают конструкцию междуэтажного перекрытия в виде плоской железобетонной плиты толщиной 140 мм, вес которой обеспечивает падежную звукоизоляцию от воздушного переноса звука.

Многопустотные панели наряду с пустотелыми настилами получили большое распространение в строительстве. Однако стоимость этих панелей сравнительно высока. Следует также отметить плохую работу этих панелей на изгиб в направлении, перпендикулярном к направлению пустот.

Шатровая панель (рис. 114, д) имеет вид плиты, обрамленной по контуру ребрами, обращенными вниз в виде карниза. Применение таких панелей, изготовляемых размером на комнату, позволяет исключить из конструктивной схемы здания ригели и другие балочные элементы, а благодаря малой толщине снизить высоту этажа, не уменьшая высоты помещения.

При устройстве железобетонных перекрытий в санитарных узлах в конструкцию перекрытия вводят гидроизоляционный слой. Для этого поверх настилов или панелей обычно наклеивают на битумной мастике 1—2 слоя рубероида. В местах примыкания к стенам или перегородкам гидроизоляцию поднимают кверху на 100 мм.

В последние годы оклеенную гидроизоляцию перекрытий в санитарных узлах заменяют устройством цементно-песчаной стяжки толщиной 30 мм (из цементного раствора состава 1:3), затворенной па 3%-ном растворе алюмината натрия. Такая стяжка представляет собой вполне надежную и более простую защиту от проникания воды через перекрытие, чем оклейка рулонным материалом. Применяют также гидроизоляционные стяжки из цементно-песчаных растворов с добавкой в последние хлорного железа, которые также снижают водопроницаемость.

В чердачных перекрытиях (рис. 115, а) поверх железобетонных настилов или панелей укладывают сначала пароизоляцию (из одного-двух слоев пергамина или толь-кожи на соответствующей мастике), а затем слой утеплителя. В качестве утеплителя обычно применяют котельный шлак и керамзит. Для уменьшения веса и трудоемкости применяют также плитные утеплители (минераловатные плиты, фибролит, плиты из ячеистых бетонов).

В балочных перекрытиях теплоизоляцию помещают между балками, а железобетоппые балки отепляются, например, минераловатными матами (рис. 115, б).

Применение шлака в качестве утеплителя в чердачных перекрытиях не отвечает современным требованиям строительства. Доставка шлака и засыпка им вручную чердачного перекрытия — операция весьма трудоемкая и дорогая. Кроме того, вес 1 м² чердачного перекрытия, утепленного шлаком, очень велик — 520—550 кГ/м². Если применять армопенобетонные настилы, в которых совмещены несущие и теплоизоляционные функции, можно в 2 раза облегчить вес чердачного перекрытия и уменьшить трудоемкость его устройства.

При монтаже железобетонных перекрытий над холодными подвалами и подпольями необходимо, как и в чердачных перекрытиях, предусматривать укладку утеплителя. Однако в этом случае пароизоляцию следует располагать не снизу, а сверху утеплителя.

Перспективными типами перекрытий являются сборные армосиликатные и керамические перекрытия. По сравнению с железобетонными они более экономичны по расходу цемента и общей стоимости.

Особенность армосиликатных конструкций перекрытий (балок и плит) заключается в том, что для их изготовления вместо цемента применяют местные материалы — известь и песок. Армосиликатные изделия обрабатывают в автоклавах при повышенном давлении и высокой температуре.

Керамические перекрытия настилают из тонкостенных пустотелых керамических камней, из которых изготовляют отдельные элементы перекрытий в виде балок и панелей. Камни между собой скрепляют цементным раствором и стальной арматурой.

Примечания

1. Если из всего бетона, который был израсходован на изготовление пустотного настила, сделать плоскую сплошную плиту, то толщину такой условной плиты называют приведенной.