Безбалочные перекрытия из монолитного железобетона


Красивый кессонный потолок из гипсокартона

Применяемые конструктивные системы высотных зданий

а – бескаркасная (стеновая); б – рамная; в – каркасная с диафрагмами жесткости; г ствольная; д каркасно-ствольная; е – коробчатая (оболочковая); ж – коробчато-ствольная (оболочково-ствольная)

Высотные здания состоят из различных конструктивных эле­ментов, располагаемых как в подземной, так и в надземной частях высотного здания.

Подземные конструкции. В системе «высотное здание фун­даменты основание» наиболее нагруженными конструкциями яв­ляются конструкции подземной части, на которые передаются все действующие на здание вертикальные, ветровые (или сейсмические] нагрузки. Промежуточным звеном в этой системе являются фунда­менты, от выбора типа которых зависит как надежное функциониро­вание остальных несущих конструкций высотного здания, так и комфортное пребывание в них людей.

Футдаментом называется подземная часть здания или соору­жения, воспринимающая все нагрузки, как постоянные, так и временные, возникающие в надземных частях, и передающая давление от этих нагрузок на основание.

Одним из основных факторов, влияющих на выбор типа фундаментов, являются инженерно-геологические условия площадки строительства. Результаты этих изысканий обеспечивают предварительную оценку несущей способности основания, его возможность осадок и их неравномерности, общей устойчивости основания. Не­благоприятные результаты могут служить основанием для отказа от выбранной площадки строительства по требованиям безопасности или из-за высокой стоимости мероприятий по понижению интен­сивности влияния этих процессов. Кроме того, изыскания позволяют выявить возможное влияние строительства высотного здания на ок­ружающую застройку.

Глубина заложения фундаментов принимается такой, чтобы обеспечить жесткость подземной части здания, заделку здания в ос­нование и уменьшение осадок и кренов сооружения.

С учетом изложенного выше для высотных зданий наиболее эф­фективными решениями фундаментов могут быть следующие варианты:

  • плитные фундаменты повышенной жесткости, плитные переменной толщины, а также коробчатого типа с развитой подземной частью, на естественном или укрепленном основании;
  • свайные фундаменты, в том числе в виде глу­боких опор с заделкой нижних концов в коренные породы грунтов – известняки;
  • комбинированные свайно-плитные (КСП) фундаменты (рисунки ниже).

Конструктивные системы при стеновом несущем остове

Классификация стеновых конструктивных систем зависит от того, на какие стены опирается перекрытие — продольные или поперечные. Сразу возникает вопрос, какие стены считать продольными, а какие поперечными? А если здание квадратное, круглое, любой другой сложной формы? Поэтому здесь мы условно принимаем протяжённое здание, вдоль длинной фасадной стороны которого расположены продольные стены, а вдоль короткой — поперечные. Схема работы стеновой конструктивной системы показана на рис. 2.3.

  • 1. Продольно-стеновая система — несущими являются продольные стены (рис. 2.4, а). Плиты перекрытия опираются на продольные наружные и внутренние стены (стрелками показано направление опирания). Торцевые и промежуточные поперечные стены служат элементами жёсткости, или диафрагмами жёсткости. Они не несут нагрузку от перекрытия и поэтому являются самонесущими.
  • 2. Поперечно-стеновая система — несущими являются поперечные стены (рис. 2.4, б). Продольные стены в этом случае будут самонесущими и выполнять функции диафрагм жёсткости.

Надо сказать, что в многоэтажных домах поперечно-стеновая система наиболее эффективна: помимо большей, по сравнению с продольно-стеновой системой, жёсткостью она позволяет проектировать широкие оконные проёмы, вплоть до витражей и сплошного остекления. Но в малоэтажном строительстве, где нагрузки на стены не столь велики, это не имеет большого значения, и устройство широких проёмов не вызывают трудностей (кроме витражей и сплошного остекления, когда нужно применять особые приёмы по устройству стены).

3. Смешанная система имеет место, если нагрузка распределяется на продольные и поперечные несущие стены (рис. 2.4, в).

В индивидуальном малоэтажном домостроении по смешанной системе проекты осуществляются наиболее часто. Это обстоятельство вызвано тем, что планировка малоэтажных домов зачастую сложная, имеет много разных помещений. Расположение плит перекрытия в одном направлении во всём доме не представляется возможным или не является оптимальным вариантом по экономическим, конструктивным или иным соображениям. Вот тогда и возводят здание смешанной конструктивной системы.

Рис. 2.4. Конструктивные системы при стеновом несущем остове:

а — продольно-стеновая система; б — поперечно-стеновая система; в — смешанная система; 1 — продольная наружная несущая стена; 2 — продольная внутренняя несущая стена; 3 — плита перекрытия (стрелками указано опирание плиты); 4 — поперечная наружная несущая стена; 5 — поперечная внутренняя несущая стена

Примеры проектов домов в стеновой конструктивной системе приведены на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Примеры домов, выполненных в стеновых конструктивных системах (стрелками указано опирание плит (балок) перекрытия):

а — поперечно-стеновая система; б — продольно-стеновая система; в — смешанная система

Стеновые конструктивные системы очень эффективны и чаще всего применяются в малоэтажном строительстве. Однако у них есть существенные недостатки:

  • в случае перепланировки помещений, требующей переноса стен, сделать это будет затруднительно, либо невозможно совсем;
  • создание больших пространств помещений ограничивается возможностями элементов перекрытия (балок, плит);
  • несущие наружные стены не позволяют устраивать витражи — остеклённые поверхности, значительно превышающие размеры окон.

С этими недостатками справляется каркасный несущий остов, при котором также возможны разные конструктивные системы.

Этапы монтажа

Обустройство подвесной конструкции предполагает реализацию следующей последовательности действий:

  • создание проекта. На этом этапе разрабатываются интерьерные решения, определяются внешние характеристики финишного покрытия с учётом габаритов помещения, расстановкой осветительных приборов;
  • масштабный чертёж и расчёт материалов;
  • подготовка поверхности. Проводится оценка качества базового слоя, устраняются перепады и неровности, дефекты плит. Поверхность грунтуется;
  • покупка материалов и инструментов;
  • монтаж;
  • декорирование.

Обустройство КДС

Оснащается следующим оборудованием:

  • Насос: погружной или поверхностный.
  • Система фильтрации.
  • Гидроаккумулятор.
  • Блок автоматики.
  • Запорная арматура.
  • Трубопровод.
  • Обратный клапан.
  • Измерительные приборы (манометр и прочее).
Обустройство КДС

Монтаж должен осуществляться согласно некоторым требованиям:

  1. Глубина не меньше 2000 мм.
  2. Обсадная труба должна быть по центру котлована.
  3. При сооружении емкости из бетона обустраивается основание из щебня и песка.
  4. Стенки бетонного или кирпичного КДС обязательно гидроизолируются.
  5. Яма должна иметь размеры по периметру на 300 мм со всех сторон больше.
  6. При покупке ПВХ-конструкции гидроизоляционные работы не нужны.
  7. С внутренней стороны сооружение обязательно утепляется теплоизоляционным материалом.
  8. При условии наличия грунтовых вод камеру монтируют в готовом виде. Все действия по предотвращению проникновения влаги происходят на поверхности.
Читайте также:  Для чего нужна пароизоляция потолка?

Преимущества

У перекрытий представленного типа есть множество преимуществ. Это обеспечивает возрастающую популярность представленного типа строительных объектов. В кессонных перекрытиях основу составляют ребра. Благодаря их наличию получается снизить расход цемента в 2 раза, а арматуры – в 3 раза, по сравнению с обычным железобетонным перекрытием аналогичной прочности.

Такая особенность позволяет расширить возможности при проектировании толщины потолка. Также его форма может быть весьма оригинальной. Конфигурация может быть практически любой. Можно создать даже купол или арочную конструкцию.

Ныне отработана и применяется технология с расстоянием между опорами для плиты от 10 до 34 м. На стены или колонны при этом действует меньшая нагрузка. Это объясняется снижением веса перекрытия. Это, в свою очередь, приводит к сокращению суммарных нагрузок, которые действуют на фундамент.

Еще одним положительным качеством является факт, что кессонная плита перекрытия устойчива к колебаниям, вызванным землетрясением. В районах повышенной сейсмической опасности разрешено их применение при наличии пролета больше 6 м.

Ребристые разновидности конструкций отличаются большей в 2-3 раза несущей способностью. Толщина при этом может быть в 2 раза меньшей, чем при обустройстве обычных гладких перекрытий. Несущих элементов потребуется смонтировать меньше, что ускоряет процесс строительства. Материалоемкость строительства также снижается. Затраты на строительство заметно снижаются. В некоторых случаях этот показатель достигает 3 раз.

Расчёт и проектирование

Номенклатура ЖБИ для сборно-монолитных безбалочных перекрытий и технические требования к изделиям изложены в ГОСТ 27108–86. Общее описание системы ББСМП и указания по проектированию и расчёту подробно описаны в пособии к СНиП –84 «Проектирование железобетонных сборно-монолитных конструкций».

На практике используются специальные програмные комплексы САПР для расчёта безбалочных сборно-монолитных конструкций

Расчёт и проектирование

Расположение колонн для ББСМП может приниматься как равнонаправленное, так и по пересечениям прямоугольной сетки, однако в последнем случае соотношение длин пролётов не должно превышать 1,5:1. Частота установки опор должна определяться допустимой нагрузочной способностью плит в соответствии с её расчётом на прогиб под эксплуатационными нагрузками. Общая тенденция такова, что с увеличением шага установки колонн снижается толщина перекрытия и, как следствие, удельный вес конструкции становится меньше. Это обстоятельство следует учитывать при проектировании зданий на ленточных фундаментах, опирающихся на ослабленный грунт. Средний показатель толщины плит колеблется от 1/30 до 1/35 длины пролёта.

Общепринятая методология расчёта основывается на определении достаточного сечения несущих элементов в соответствии с требуемой прочностью по предельным состояниям первой группы. В ходе расчёта устанавливается достаточная толщина поперечного сечения элементов, нормального к продольной оси, в зависимости от различных условий. После этого выполняется расчёт сечений, наклонных к продольной оси, для противодействия нагрузкам смещения и косоугольных изгибающих моментов.

Читайте также:  Выбор перекрытия: сборно-монолитное перекрытие (газобетонные блоки)

Пример расчёта по распределению колонн и размеру капитель

Поскольку речь идет о расчёте сборно-монолитных конструкций, отдельным разделом Приложения описывается методика расчёта прочности контактных швов омоноличивающего бетона отдельно для промежуточных и крайних опор. Целью этого расчёта является определение, как достаточной площади контактного пятна, так и применяемые методы связи сборно-монолитной конструкции: выведение арматурных элементов, устройство шпонок, обеспечение шероховатости поверхностей в зоне контакта. Эти расчёты, включая определение выносливости, также проводят по методу предельных состояний первой группы.

Расчёт и проектирование

В завершение проектных изысканий определяется эксплуатационная устойчивость, то есть расчёт ведётся по методу предельных состояний второй группы. Сюда входит определение допустимой ширины раскрытия трещин и расчёт компенсирующих усилий сжатия и растяжения, в обоих случаях отдельно определяются показатели в плоскости, нормальной и наклонной к продольной оси железобетонного элемента. Завершается расчёт определением допустимой кривизны и деформаций в соответствии с требованиями к комплексному равновесию каркасной системы.

Особенности конструкции кессонных потолков

Кессонные потолки из гипсокартона полностью состоят из ячеек, балок и ниш. Их второе название – декоративные. Формы также отличаются разнообразием. Они могут быть прямоугольные, квадратные, овальные, круглые и так далее.

Кессонный потолок в интерьере

Вариант появился еще в Древней Греции. Тогда они были нужны для того, чтобы уменьшить массу плит. Соответственно, с балок снималась лишняя нагрузка. Об этом говорят археологические исследования.

Особенности конструкции кессонных потолков

С помощью кессонного потолка можно добиться впечатляющего внешнего вида в любом помещении, начиная от небольшой комнаты и заканчивая престижным коттеджем. К тому же, такая конструкция создает превосходную акустику.

Этот тип установки делается в основном в тех помещениях, где высота потолков составляет не менее 2,5 метров. Специалисты не рекомендуют производить монтаж в маленьких квартирах, так как эти конструкции попросту не будут в них смотреться достаточно эффектно.

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.

Оценка моментов

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.