Безбалочные перекрытия: виды, расчет, достоинства и недостатки

Деревянные и металлические перекрытия всегда собираются на специальных опорах. Последние при этом называются балками. Бетонные перекрытия могут укладываться в пролетах коробки здания без использования таких поддерживающих элементов. Ведь плиты этого типа сами по себе отличаются повышенной прочностью и превосходной несущей способностью.

Немного истории

Впервые безбалочные перекрытия были использованы при строительстве здания в 1902 г. в США инженером Орлано Норкорсом. В России такие конструкции также применялись еще в начале прошлого столетия. Первый такой дом у нас в стране был построен в Москве в 1908 г. Это было четырехэтажное здание склада молочных продуктов. Строилось оно под руководством инженера А. Ф. Лопейта. Особенностью зданий этого типа было то, что колонны в них имели расширенный верх. Таким образом увеличивалась площадь соприкосновения опор и плит и повышалась надежность монтажа. Поэтому в начале века перекрытия этого типа называли «грибовидными».

Вам будет интересно:Соглашение с Кипром об избежании двойного налогообложения: определение, применение и суть

Где используются

Вам будет интересно:Нужен ли для ИП расчетный счет? Банки для ИП. ИП без расчетного счета

Обустраиваться такие перекрытия могут в зданиях практически любого типа. Очень часто безбалочные конструкции можно видеть, к примеру, в жилых городских плитных многоэтажках. Также во многих случаях именно таким образом делают перекрытия в производственных цехах, на складах, в гаражах и пр.

В особенности часто такие конструкции обустраивают на предприятиях пищевой промышленности. Это могут быть, к примеру, молокозаводы, цеха по производству полуфабрикатов и пр. То есть чаще всего безбалочные перекрытия монтируют там, где имеются повышенные требования к гигиене.

В частном домостроении межэтажные конструкции этого типа применяются достаточно редко. Но иногда и загородные жилые здания строят именно таким образом.

Основные разновидности

В строительстве различают всего три типа подобных перекрытий:

• сборные;
• монолитные;
• сборно-монолитные.

Первая разновидность конструкций состоит из двух частей: плиты, расположенной над колонной, и капители. Конфигурацию безбалочные сборные перекрытия имеют относительно несложную. Плита в данном случае опирается на специальные полки, обустроенные над колонной. Последние, в свою очередь, при этом держатся на капители и соединены между собой сваркой.

Монолитные и сборно-монолитные конструкции

Вам будет интересно:Что такое градостроительство: понятие, архитектура и органы управления

Второй тип безбалочных перекрытий — монолитные. Они используются там, где необходимы гладкие потолки. К примеру, очень широко они применяются в подземных переходах и метро. Представляют собой такие перекрытия плоские неразрывные плиты, опорами которым служат колонны. Последние в данном случае также имеют капители.

Особенностью сборно-монолитных безбалочных перекрытий является то, что их проектируют с квадратной или прямоугольной сеткой колонн. Чаще всего при этом опоры устанавливают по схеме 6х6 м. Укладывают такие перекрытия по сборным, пролетным и надколонным панелям.

Безкапительные перекрытия

Такая разновидность конструкций у строителей также является достаточно популярной. В данном случае элементы перекрытия опираются непосредственно на пилоны и колонны каркаса. Плиты в таких конструкциях чаще всего имеют постоянную толщину.

Такие перекрытия при строительстве зданий начали использоваться в 1940 г. Особенностью безбалочных конструкций этого типа является уменьшенная площадь опирания плит на колонны. Для восприятия перерезывающих сил в данном случае дополнительно используется методика поперечного армирования безбалочных перекрытий. Стальные пруты значительно увеличивают прочность плит в районе примыкания их к опорам.

Также при проектировании зданий этого типа могут предусматриваться колонны большого диаметра. При использовании таких элементов увеличивается площадь соприкосновения опор и плит. А следовательно, нагрузки не могут разрушить перекрытие в районе колонн.

Виды каркасов

Строиться здания с безбалочными перекрытиями могут по разным технологиям. Каркасы таких домов бывают:

• рамными;
• связевыми;
• рамно-связевыми.

В системах первой разновидности основные несущие функции по перекрытиям выполняют колонны и ригели, смонтированные в двух направлениях. Элементы каркаса в таких зданиях представляют собой жесткие рамы. Последние и воспринимают все нагрузки, действующие на постройку - как вертикальные, так и горизонтальные.

В связевых каркасах основные нагрузки приходятся на системы колонн и диафрагм, называемые также пилонами. Роль самих перекрытий в таких зданиях сильно возрастает. Помимо собственно вертикальных нагрузок, эти конструкции в данном случае воспринимают и горизонтальные, после чего передают их диафрагмам.

Вам будет интересно:Гарантия банка: виды, сроки, условия и особенности

Комбинированные рамно-связевые каркасы используются обычно в несущих конструкциях из стали и монолитного железобетона. В данном случае системы диафрагм воспринимают 85-90% горизонтальных нагрузок. При этом при небольшом усилении они могут выдерживать их полностью, на все 100%.

Преимущества

По сравнению с обычными, безбалочные перекрытия имеют ряд безусловных плюсов. К достоинствам таких конструкций относят в первую очередь:

• низкую трудоемкость отделочных работ;
• уменьшение высоты и кубатуры здания;
• улучшение санитарных условий.

Отделывать гладкие безбалочные перекрытия гораздо проще, чем обычные. В данном случае даже не нужно выполнять подшивку потолка. Все, что нужно для отделки такого перекрытия — оштукатуривание поверхности и дальнейшее окрашивание. При этом обе эти операции не займут слишком много времени.

Толщину безбалочные железобетонные перекрытия обычно имеют меньшую, чем традиционные. Соответственно, при той же кубатуре здание будет более низким.

Какие еще плюсы имеются

Ухаживать за поверхностью безбалочных перекрытий гораздо легче. Ведь в данном случае конструкция потолка или пола не имеет щелей, куда могли бы забиться мусор или пыль. Соответственно, в таких перекрытиях не заводятся разного рода болезнетворные микроорганизмы. Именно поэтому конструкции такого типа принято обустраивать в пищевых цехах или, к примеру, в больницах.

Какие имеются недостатки

Минусы у таких перекрытий, конечно же, также есть. Основным недостатком конструкций этого типа, в сравнение с балочными, является большой вес. Опоры под перекрытия этого типа приходится устанавливать максимально прочные.

Также минусом безбалочных конструкций считается ограниченная ширина пролетов. Слишком большим расстояние между опорами под плиты таких перекрытий быть не должно. Железобетон — материал очень прочный. Но при значительной площади и серьезной нагрузке такая плита начнет все же прогибаться и может даже разрушиться.

Экономически целесообразным считается лишь обустройство безбалочных перекрытий в пролетах шириной не более 5х6 метров при нагрузке 5 кН/м2. В этом случае конструкции обычно получаются достаточно надежными.

Проектирование безбалочных перекрытий - процедура достаточно сложная и очень ответственная. Выполнить такую работу может только опытный высококвалифицированный инженер. Сложности в составлении чертежей, конечно же, также можно отнести к минусам подобных конструкций.

Особенности расчета безбалочного перекрытия

Проектировать перекрытия этого типа, таким образом, следует максимально тщательно. В обычных конструкциях этого типа нагрузку принимают множество достаточно коротких лаг. Плиты же имеют большую площадь, а поэтому могут прогибаться сильнее.

Как же делают расчет безбалочных перекрытий? Как уже упоминалось, наиболее широко в строительстве распространены подобные конструкции, монтируемые над пролетами до 5-6 м. Если расстоянии между опорами больше, у проектировщиков обычно возникают сложности с обеспечением прочности плит на продавливание.

Разрушаться подобным образом перекрытие начинает вокруг колонны. Бетон в этом месте теряет целостность, что может привести к мгновенному обрушению плиты. Повысить прочность конструкции на продавливание можно несколькими способами:

• путем увеличения рабочей толщины плиты;
• посредством увеличения площади опирания;
• путем установки поперечной арматуры.

Самих методов расчета безбалочных перекрытий монолитных, сборных или сборно-монолитных существует несколько. К примеру, в строительстве часто используется технология вычисления суммарного изгибающего момента.

Также проектирование безбалочных монолитных перекрытий может производиться с применением и более точных и современных технологий. К примеру, одна из таких методик называется оценкой моментов.

Старая технология

Эта методика для выполнения расчета при устройстве безбалочных перекрытий в наше время используется достаточно часто. В данном случае первым делом инженеры берут за основу то, что силы на капителях распределены по треугольнику. За расчетный пролет панели при этом принимают расстояние между центрами тяжести последних. Общий суммарный изгибающий момент в этом случае может быть рассчитан по следующей формуле:

• M = 1/8 WL(1-2c/3L)(1-2c/3L).

Здесь W – полная нагрузка на ячейку безбалочной плиты перекрытия, L – расстояние между колоннами, c – размеры капителей.

Выведена эта формула была Дж. Никольсом в 1914 г. Уже в 1917 она была принята как одна из строительных норм ACI. Используется эта формула для расчета перекрытий с капитальными колоннами.

Оценка моментов

Эта несколько более современная методика была разработана на основе как экспериментов, так и теоретических данных. У нас в стране ее совершенствованием в 30-е годы прошлого века занимались В. И. Мурашов и А. А. Гвоздев.

Для квадратной панели формула в данном случае используется такая:

• M0=1/8 WL(1-2c/3L)(1-2c/3L).

Чтобы определить моменты в расчетных сечениях и при конструировании арматуры, перекрытия при использовании такой методики делят на пролетные и надколонные полосы в плане. Причем делают это таким образом, чтобы ширина каждой такой части была равна половине расстояния между осями колонн во всех направлениях.

В каждой такой полосе в процессе эксплуатации здания возникают отрицательные и положительные моменты. При этом в надколонных элементах они обычно больше, чем в пролетных. По ширине полос моменты определяются по кривым. Однако на практике используются ступенчатое их измерение. При этом по ширине полос моменты принимают постоянными.

При разного рода пластических деформациях может происходить в том числе и перераспределение M. Поэтому величины моментов в четырех расчетных сечениях плит определяют так, чтобы их сумма в конечном счете была равна балочному M0.

Особенности монтажа плит

Технология сборки безбалочных перекрытий зависит в первую очередь от их разновидности. При использовании железобетонных плит методика строительства выглядит следующим образом:

• изготовление плит на предприятии;
• погрузка их на автотранспорт и доставка к месту строительства объекта;
• выгрузка плит автокраном на месте строительства;
• монтаж плит на колонны и стены здания автокраном.

Считается, что длина железобетонных плит не может превышать 9 м.

Монтаж монолитного перекрытия

Такие конструкции заливают в предварительно собранной деревянной опалубке. Дно такой формы также делают дощатым. Снизу его подпирают специальными телескопическими опорами. После этого производят заливку следующим образом:

• устанавливают арматуру на специальные грибки-подставки;
• заливают в опалубку бетонную смесь.

Строительный раствор готовят на предприятиях с точным соблюдением всех положенных технологий в плане пропорций и однородности. Подают его в опалубки посредством шланга из автоцистерны.

Форму с залитого таким образом перекрытия снимают примерно через 2 недели. Все это время плиту ежедневно поливают водой из шланга для того, чтобы предотвратить появление поверхностных трещин. К дальнейшему строительству здания приступают не ранее, чем еще через две недели. Для того чтобы бетон набрал достаточную прочность, требуется не менее месяца.

Источник