Проектирование безбалочных перекрытий

Безбалочные перекрытия (под названием «грибовидных») впервые были предложены в США инж. Турнером в 1906 г. У нас они были введены в 1908 г. А. Ф. Лолейтом, который и назвал их «безбалочными»; это были первые перекрытия подобного вида в Европе.

Основное отличие безбалочных перекрытий от балочных заключается в том, что плоская железобетонная плита здесь монолитно связана, без применения каких-либо балок, непосредственно с колоннами, верхняя часть (капитель) которых с этой целью расширяется во все стороны. Это расширение колонн наподобие гриба и привело за рубежом к названию этих перекрытий «грибовидными».

Причину их появления надо искать, по-видимому, в желании достигнуть возможно лучшего использования объема помещений, получаемого при плоском потолке, без ребер.

Перекрытия с выступающими ребрами не всегда желательны, так как в этом случае уменьшается высота помещения, затемнены промежутки между ребрами, пространства между ребрами плохо вентилируются и получаются большие поверхности, требующие отделки; при устройстве же тонких железобетонных подвесных потолков последние обычно не принимают участия в восприятии усилий и в то же время утяжеляют и удорожают перекрытие.

При безбалочных перекрытиях, кроме улучшения освещенности н проветривания, облегчения поддержания чистоты и устройства всевозможных проводок, достигаются (благодаря уменьшению конструктивной высоты) и некоторые экономические преимущества.

Так, при определенной высоте помещений, измеряемой от пола до нижней поверхности главных балок, можно получить при безбалочном перекрытии меньшую высоту здания и меньший объем кладки стен.

Безбалочные перекрытия могут иметь как самую простую, так и очень богатую архитектурную обработку.

В статическом отношении безбалочное плоское перекрытие представляет собой неразрезную плиту, опирающуюся только на колонны; чтобы увеличить площадь сопряжения, необходимую для передачи опорного давления, а также для уменьшения возникающих у опор больших скалывающих усилий, верхушкам колонн придается указанное выше расширение (капители).

Эти расширения создают и более выгодные условия для распределения изгибающих моментов в плите, соответственно которым располагается арматура. С той же целью поверх капителей колонн часто устраивается так называемая надкапительная плита, т. е. утолщение плиты перекрытия над опорой.

Безбалочное перекрытие можно представить себе разделенным в, каждом направлении на полосы: надколонные (опорные) полосы, идущие по колоннам, и расположенные между ними пролетные или средние полосы, лежащие на упруго-податливых опорах.

В этих плитах в отличие от плит, опертых по контуру, при приложении нагрузок, первые трещины появляются снизу плиты посередине, параллелью сторонам; позже возникают и трещины, перпендикулярные диагоналям, вблизи углов. Количество и размеры трещин обоих видов постепенно увеличиваются с увеличением нагрузки. Далее следует развитие косых трещин на боковых поверхностях плиты, раскрытие трещин, параллельных нижнему ряду арматуры, и раздробление бетона в сжатой зоне.

Трещины, обусловливающие разрушение, расположены по середине питы: у квадратных плит — параллельно положению нижнего ряда арматуры; у прямоугольных — параллельно короткой стороне.

Прямоугольная плита оказалась равноценной такой же плите, опертой только по коротким сторонам.

В зависимости от размещения колонн перекрытия могут иметь квадратные и прямоугольные панели (равные или неравные). Наиболее экономичными являются квадратные панели. Величина пролетов в среднем составляет 6-8 м.

По наружному контуру безбалочные перекрытия могут опираться на стены, жестко сопрягаться с бортовыми балками (надкапительным поясом), опирающимися на колонны крайнего ряда, или, наконец, консольно выступать за крайние колонны. При последних двух способах достигается защемление крайних пролетов, ведущее к экономии бетона и арматуры.

Что касается экономических показателей, то стоимость и трудоемкость возведения опалубки (стандартной) при гладкой нижней поверхности перекрытия получаются ниже, чем в ребристом перекрытии, но зато для безбалочного перекрытия требуется несколько больше бетона. При полезной нагрузке 500 кс/м2 и больше и пролетах до 6 м безбалочные перекрытия обходятся дешевле ребристых перекрытий.

Безбалочные перекрытия сегодня, применяются повсеместно для жилых зданий, общественных, различного рода промышленных зданий, мастерских, складов, холодильников, резервуаров и пр.

Конструирование безбалочных перекрытий

Существует несколько разновидностей безбалочных перекрытий, различающихся главным образом расположением арматуры. Известна «четырехпутная», «двухпутная» и «кольцевая» системы армирований существуют также облегченные безбалочные перекрытия.

Четырехпутная система — с армированием по четырем направлениям (параллельно линиям колонн и по диагоналям), а также кольцевая с арматурой в виде концентрических колец (в середине панели, над опорами и между опорами) в настоящее время почти не находят применения.

Как показали опыты с плитами, армированными перекрестными стержнями, идущими параллельно сторонам или по диагоналям, для восприятия появляющихся в плите растягивающих напряжений в двух направлениях представляется достаточным армировать ее только по двум крестообразно пересекающимся направлениям. Поэтому у нас находит применение исключительно двухпутная система армирования безбалочных перекрытий, что согласуется и с общим характером разрушения плит, опертых в отдельных точках.

Она оказалась и экономичнее четырехпутной в отношении расхода стали.

Для двухпутной системы существует несколько способов армирования: отдельными стержнями и сварными сетками.

Арматура в плите располагается в отдельных полосах перекрытия соответственно распределению изгибающих моментов, т. е. как в обыкновенных неразрезных плитах. При этом арматура в направлении большего пролета (больших моментов) располагается ниже арматуры, идущей по направлению меньшего пролета.

Для упрощения арматурных работ стержни в каждой полосе (пролетной и надколонной) делают одинакового профиля: прямые на одном конце и с отгибом — на другом. Все стержни гладкой арматуры заканчиваются крюками. Но так как над колоннами этих стержней недостаточно, то для получения расчетного сечения арматуры добавляют короткие стержни. Эти стержни для удобства их укладки делают с прямыми крюками на концах; для этой же цели диаметр их должен быть не менее 12 мм. При жестком соединении с бортовой балкой отгибы в плите устраивают также, как и во внутренних панелях.

По первоначальному способу армирования стержни нижней и верхней арматуры укладывали независимо. Этот принцип находит целесообразное применение при раздельном армировании безбалочных перекрытий сварными рулонными или плоскими сетками. При армировании рулонными и широкими плоскими сетками — их укладывают по верху и по низу плиты в одном или в двух слоях. Армирование производится по обоим направлениям, по полосам — надколонным и пролетным. Верхние сетки укладывают на подставки в виде каркасов.

В случае применения узких сеток с продольной рабочей арматурой там, где плита работает в двух направлениях, сетки укладывают в двух слоях, по двум взаимно-перпендикулярным направлениям, а там, где плита работает в одном направлении, — в одном слое.

Соединение рулонных сеток по длине и ширине, а плоских сеток в обоих направлениях производится рабочими стыками. Узкие сетки укладывают без нахлестки. В междуэтажных перекрытиях надопорные сетки в местах расположения колонн прерываются за исключением самого верхнего перекрытия, где эти сетки не прерываются.

Укажем еще на разновидность безбалочных перекрытий, появившуюся в результате стремления лучше использовать бетон, неодинаково напряженный в разных частях перекрытия, и этим путем достигнуть экономического эффекта.

Уменьшая толщину перекрытия в менее напряженных местах (при сплошном сечении бетона), можно прийти к перекрытию, в котором средняя часть панелей получается углубленной; такой способ облегчения перекрытия связан с небольшим усложнением опалубки.

Подобное облегченное безбалочное перекрытие под нагрузку 3 000 к.г/м2 осуществлено, например, на одном из наших объектов. По сравнению с обычным безбалочным перекрытием достигнута экономия в бетоне 15,5% и в арматуре 5%.

Можно также, сохраняя одинаковую толщину плиты, произвести местное удаление бетона с заменой его материалом меньшего веса и стоимости в виде разного рода камней, поместив в ребрах между ними необходимую арматуру.

Что касается капителей и надкапительных плит, то их формы и размеры, установленные разными нормами, мало различаются между собой.

Испытания безбалочных перекрытий, показали, что армирование капителей и надкапительных плит не вызывается необходимостью; растягивающие напряжения в них обычно не возникают, а напряжения сжатия всегда меньше допускаемых.

Однако с целью получения возможно более надежной и прочной связи колонн с плитой, а следовательно, и наибольшей жесткости их сопряжения, капители и надкапительные плиты снабжаются легкой арматурой.

Обычно капители армируют прямыми стержнями диаметром 8 - 10 мм, поставленными по углам и по середине сторон и связанными по высоте тремя-четырьмя горизонтальными хомутами диаметром 6 мм. Полукапители армируют подобным же образом.

Надкапительные плиты также армируют только по конструктивным соображениям сеткой из стержней диаметром 8-10 мм через 10-15 см, с отогнутыми вверх концами. Такое армирование полезно и против усадочных и температурных напряжений.

Более полную информацию об услугах компании и нашей деятельности вы можете получить позвонив нам по телефону + 7 (499) 350-23-58, или оставить заявку .

< Назад