Монолитная плита перекрытия (ребристая, кессонная, безбалочная) - характеристики, цены. Плиты перекрытия кессонные
Кессонные перекрытия. Строительные конструкции зданий. Статьи
Перекрытие - неотъемлемая часть здания. С появлением такого материала как бетон появились более широкие возможности в возведении зданий вообще и перекрытий в частности. Сочетание бетона и стальной арматуры позволило перекрытиям из железобетона занять прочную позицию в строительной области. Особую роль в возведении зданий играют монолитные железобетонные перекрытия. Однако помимо преимуществ у железобетона есть существенный недостаток - большой собственный вес. Что и накладывает основное ограничение на область его применения.
В данной работе рассмотрено одно из решений, позволяющее снизить влияние данного недостатка, а следовательно и расширить область применения монолитных железобетонных перекрытий в строительстве зданий.
В работе приводится описание конструктивного решения по снижению веса железобетонных перекрытий. Дается определение принятым обозначениям. Кратко приводится история развития и область применения данных решений.
Отдельная глава посвящена вопросам проектирования. Описывается методика определения основных геометрических размеров конструкций в зависимости от пролетов, нагрузки и режима. Подробно рассмотрены вопросы расчетного обоснования принятых решений. Так же уделено внимание конструктивным особенностям данных перекрытий с примерами различных узлов.
Подробно рассмотрены технологические особенности возведения предложенных перекрытий. Рассматриваются различные опалубочные системы, дается оценка преимуществам и недостаткам этих систем.
В конце работы дается технико-экономическое с другими конструкциями, способными решить аналогичные задачи.
Данная работа будет интересна как для студентов строительных ВУЗов так и для инженеров-практиков.
1. Описание, история развития и применения.
С изобретением железобетона в строительстве началась новая эпоха. Эффективность железобетона и его свойства, сразу же, привлекли внимание строителей. В России уже в 1861 году в Петербурге было построено первое здание Госбанка из монолитного железобетона. К началу XX века был уже накоплен значительный опыт строительства из монолитного железобетона во всем мире. Для гражданских и общественных зданий железобетон в основном использовался в колоннах и перекрытиях.
Железобетонные плоские перекрытия – наиболее распространенные конструкции, применяемые в строительстве зданий. По конструктивной схеме перекрытия подразделяют на две основные группы: балочные и безбалочные. В балочных перекрытиях балки расположены в одном или двух направлениях, работают совместно с опирающимися на них плитами перекрытий. В безбалочных перекрытиях плита опирается непосредственно на колонны.
Преимущество балочных перекрытий заключается в относительной простоте и ясности расчетной схемы. Однако, балочные перекрытия для жилых и общественных зданий создают целый ряд неудобств, связанных с прокладкой инженерных сетей, неровными потолками, санитарными требованиями и т.д.
В безбалочных перекрытиях данные неудобства отсутствуют. Однако при сохранении сетки вертикальных несущих конструкций как для балочной схемы собственный вес безбалочных перекрытий на много (иногда в несколько раз) больше балочных.
Основной вес монолитных конструкций приходится на бетон. Следовательно, чтобы облегчить перекрытие нужно удалить из него лишний бетон без потери несущей способности и жесткости при сохранении адекватного армирования.
Рассмотрев распределение нормальных напряжений фрагмента перекрытия в середине пролета можно заключить, что лишний бетон расположен в нейтральной зоне и зоне растягивающих напряжений. Однако для передачи напряжений из сжатой зоны в растянутую нужен бетон. Так же бетон нужен в растянутой зоне для обеспечения защитного слоя арматуры.
Принимая во внимание вышеизложенные выводы можно видоизменить плоское безбалочное перекрытие как это показано на рисунке 1.
При удалении бетона из растянутой зоны сохраняют лишь ребра шириной, необходимой для размещения арматуры растянутой зоны и обеспечения прочности панелей по наклонному сечению. При этом плиты в пролете между ребрами работают на изгиб как балки таврового сечения. Верхняя полка плиты также работает на местный изгиб между ребрами.
Рис.1.1 Внешний вид облегченного безбалочного перекрытия.
Такие плиты называются кессонными или кассетными. Термин «кессон» (по-французски «caisson», по-немецки «Kassette») в различных энциклопедиях объясняется по-разному, но везде можно четко отметить один общий признак, а именно: кессоном называется ящикообразное углубление в своде или балочном покрытии (рис. 2).
Большая немецкая энциклопедия Брокгауза (1931) добавляет: «он должен облегчать покрытие и членить его на несущие ребра».
Рис. 1.2 Фрагмент кессонного перекрытия.
Эта архитектурная форма получила свое начало в древнегреческом и римском искусстве, а именно от пустых пространств, являвшихся следствием взаимного пересечения продольных и поперечных балок, прикрывавшихся сверху настилкою, части которой, видимые между балками, скрашивались живописною или скульптурною орнаментацией.
Это определение можно уточнить дополнением: кессонами являются только те ритмические углубления, которые входят в систему перекрестных балок или другого сложного несущего каркаса.
Версия о происхождении кессона из деревянной конструкции имеет много сторонников и серьезно обоснована. Более раннее применение деревянных перекрытий с пересечением деревянных балок, конечно, предопределяло форму кессона. Другое доказательство находят в деревянных потолочных решетках, изображенных на египетских мозаиках и фресках. Отражение конструкции деревянного переплета можно указать в мраморных потолочных плитах Тезейона со сквозными квадратными отверстиями, закрытыми особыми пластинками, а также в безбалочных решетчатых кессонных плитах портика Кариатид в Эрехтейоне. Но, как указывает проф. Рончевский, углубления в потолочных плитах могли возникнуть и в каменотесном деле, в процессе работы над облегчением плит и оживлением их гладкой поверхности. Отметим, однако, что уменьшение веса получается здесь небольшое— на 10—15%, а высекание углублений требует значительного труда. По-видимому, декоративное значение углублений кессона в большинстве случаев играло первенствующую роль.
Примеры использования кессонов в архитектуре приведены на рис. 1.3-1.4.
Рис. 1.3. Конструкция купола Пантеона (по Дурму)
Рис. 1.4. Кессонный свод абсиды храма Венеры и Ромы в Риме
В конструкции монолитного перекрытия кессонного типа бетон удален из растянутой зоны сечения, в которой сохранены лишь ребра, в которых расположена растянутая арматура. Т.е. кессонное перекрытие представляет собой ребристую конструкцию с взаимно – перпендикулярно расположенными ребрами одинаковой высоты в нижней зоне (рис.1, 2).
В результате этого удается получить значительную экономию в весе по сравнению с перекрытиями сплошного сечения, либо существенно увеличить перекрываемые пролеты.
Идея строительства монолитных железобетонных кессонных перекрытий при новом строительстве не нова. В ряде учебников и пособий по железобетонным конструкциям, например [1], описана, по сути, полная программа изготовления кессонных перекрытий с использованием монолитной технологии на строительной площадке. Отметим, что в современной нормативной литературе существуют рекомендации об устройстве подобных перекрытий [2] и [3].
В практике монолитного строительства зданий и сооружений в России, относящиеся к периоду до 1934 г. известны случаи возведения кессонных перекрытий, например, в зданиях Центросоюза (1928-1934 гг., Москва, пр. Сахарова, 39, архитектор Ле Корбюзье, перекрытия ребрами вверх), в которых вся несущая конструкция выполнена с использованием монолитной технологии.
К сожалению, в последнее время о возведении монолитных кессонных перекрытий при новом строительстве, имеющих очевидные достоинства по сравнению с плоскими перекрытиями, в практическом строительстве известны лишь единичные упоминания.
В то же время кессонные перекрытия нашли широкое применение в практике строительства ряда европейских стран, в частности, в Испании, Великобритании, Германии, Италии и других странах. Здесь при строительстве административных зданий наиболее часто применяются каркасные конструктивные системы с устройством кессонных перекрытий.
Открытие в последнее десятилетие новых технологических приемов и механизмов, необходимость учета не только экономических требований, но и социальных, архитектурных, градостроительных и др. привело к повышению роли монолитного строительства. В настоящее время применение монолитного многоэтажного безригельного каркаса является одним из самых перспективных направлений в строительстве жилья, административных зданий и других сооружений, как в России, так и за рубежом. Кроме того, развитие вычислительной техники значительно упростило расчет сложных статически неопределимых систем. Это снизило материалоемкость и повлекло за собой увеличение объемов строительства зданий и сооружений с применением монолитных каркасов с облегченными безбалочными перекрытиями.
maistro.ru
Кессонные плиты перекрытия (фото) - Легкое дело
Изготовление кессонных перекрытий своими руками
- Сущность кессонного перекрытия
- Преимущества кессонного перекрытия
- Изготовление кессонных перекрытий
- Необходимый инструмент
- Кессонный потолок
Потолочное перекрытие является важнейшим элементом любого сооружения, отвечающим за надежность и безопасность всей конструкции. Кессонные перекрытия известны еще со времен Древнего Рима и зарекомендовали себя с хорошей стороны. Такие перекрытия находят широкое применение и сейчас, особенно за рубежом.
Кессонное перекрытие – это перекрытие, состоящее из балок, направленных друг к другу под определенным углом.
Кессонные перекрытия имеют облегченную конструкцию, но это обстоятельство не ограничивает их применения. А вот преимущества и эстетичный вид создают им надлежащую рекламу. В настоящее время предлагается большой ассортимент кессонных элементов и приспособлений для их изготовления, что значительно облегчает монтаж перекрытия зданий.
Сущность кессонного перекрытия
Кессонное перекрытие представляет собой потолочное перекрытие из монолитных панелей, устанавливаемых непосредственно на угловые несущие колонны. Такая панель (плита) выполняется в виде перпендикулярно пересекающихся друг с другом ребер (балок), которые с помощью более тонкого бетонного слоя объединяются в монолитную конструкцию. Плита по виду напоминает форму вафли, поэтому ее иногда называют плитой вафельного типа. Обычно плита имеет вид квадрата, но может быть выполнена любой формы, в том числе и куполообразной.
Схема кессонного перекрытия.
В обычных монолитных перекрытиях крепление плит осуществляется через несущие балки. В отличие от них кессонные перекрытия включают в свой состав ребра, которые исполняют роль несущих балок. Ребра выполнены с шагом не более 150 см и образуют сетчатую структуру, что обеспечивает перераспределение нагрузки и достаточную ее прочность. В результате на общее бетонное основание плиты не приходится больших нагрузок, и оно служит в основном для создания единой монолитной конструкции, что позволяет уменьшить толщину слоя до 5-8 см.
Для увеличения надежности кессонного перекрытия плиты армируются. Плиты выпускаются общей толщиной от 25 до 45 см, при этом высота ребер, выступающих над основанием, составляет 20-40 см. В соответствии с принятыми нормами строительства высота ребра должна быть не менее 1/20 от длины пролета. Размеры плит выполняются по заказу и могут достигать 35х35 м.
Плита кессонного перекрытия может устанавливаться на стену или несущие колонны. В последнем случае достаточно четырех колонн, удерживающих конструкцию по углам. У плит такого крепления угловые квадраты сетки ребер заполняются бетоном полностью, т.е. на уровне верхней кромки ребра. Эти участки крепления плиты дополнительно армируются.
Вернуться к оглавлению
Преимущества кессонного перекрытия
Кессонные перекрытия имеют ряд преимуществ, обеспечивающих их широкое применение в европейских странах, особенно для промышленного строительства. К таким преимуществам можно отнести следующие. Ребристые плиты позволяют уменьшить расход бетона более чем на 50%, а арматуры – в 3 раза по сравнению с обычными балочными железобетонными конструкциями при аналогичной прочности.
Таблица сравнения сплошных монолитных и монолитных кессонных перекрытий.
Проектировщик сооружения расширяет свои возможности в варьировании толщины перекрытия и его формы. Принципиально возможно обеспечить любую заданную криволинейную форму вплоть до куполообразного и арочного типа. Отработана технология перекрытия стен или колонн с расстояниями между ними от 10 до 34 м. Уменьшение веса плит значительно снижает осевые нагрузки на стены или колонны, что, соответственно, ослабляет общую нагрузку на фундамент.
Признана высокая стойкость кессонных перекрытий к сейсмическим колебаниям. В сейсмоопасных зонах разрешается их применение при пролете более 6 м.
Если сравнивать с аналогичными по весу балочными монолитными плитами, то несущая способность ребристых конструкций в 2-3 раза выше. Можно смело устанавливать общую толщину перекрытия в 2-2,2 раза меньше, чем принято для обычных систем. Время строительства зданий с учетом меньшего числа монтируемых несущих элементов и за счет быстрого монтажа кессонов значительно сокращается. В целом можно добиться уменьшения затрат на строительно-монтажные работы более чем в 3 раза.
Вернуться к оглавлению
Изготовление кессонных перекрытий
Вернуться к оглавлению
Необходимый инструмент
При изготовлении и монтаже кессонного покрытия потребуется следующий инструмент:
Инструменты для укладки балок перекрытий.
- болгарка;
- электродрель;
- миксер строительный;
- набор ключей гаечных;
- отвертка;
- шуруповерт;
- стамеска;
- мастерок;
- шпатель;
- плоскогубцы;
- ножовка;
- ножовка по металлу;
- рулетка;
- линейка метровая;
- отвес;
- уровень.
Кессонные перекрытия лучше изготавливать прямо на месте строительства. Для этого используются специальные съемные опалубки, которые можно подразделить на три основных типа. Первый тип основан на применение стандартной системы типа «SKYDOME», в которую входят пластиковые элементы опалубки, а также стойки и рейки для ее монтажа. Второй (комбинированный) тип подразумевает изготовление временного деревянного (фанерного) настила, на который устанавливаются элементы стандартной опалубки. Наконец, третий вид представляет собой вариант из деревянного настила и самодельной фанерной опалубки. В этом случае иногда используется одноразовая конструкция, когда элементы выполнены из плотного картона с покрытием полиэтиленовой пленкой.
Схема расположения продольной арматуры в поперечном сечении балки перекрытия.
Заливка бетоном производится в два этапа, при этом арматура монтируется в порядке, обеспечивающем правильное ее расположение и фиксацию, исключающие смещение при заливке массы. В процессе изготовления устанавливаются специальные фиксаторы. Армирующие элементы также устанавливаются в два этапа. Вначале монтируются элементы в ребрах без верхней арматуры, но с хомутами. После заливки первой массы бетона (формирование ребер), монтируется армирующий каркас второй очереди с нижней и верхней продольной арматурой и с хомутами.
Перекрытие формируется из бетонной смеси с обычным или мелкозернистым наполнителем классом прочности не ниже В15 или пористых бетонов с классом прочности В12,5. Зернистость заполнителя определяется геометрическими параметрами ребер. По подвижности раствор должен соответствовать 8-10 см, а водоцементное отношение должно быть равно 0,5. Сам процесс заливки ничем не отличается от процесса изготовления стандартных бетонных конструкций.
Следует произвести уплотнение бетонной массы с помощью вибратора игольчатого типа диаметром не более 40 мм, который вводится в раствор вертикально или с небольшим наклоном.
В настоящее время в продаже предлагаются разборные опалубки, которые обеспечат необходимое качество и надежность плит. С их помощью можно сформировать кессонные потолки, создающие оригинальный дизайн. Такие опалубки имеют объемные пластиковые элементы размерами 74х80 см и глубиной от 20 до 40 см. Боковые грани объемных деталей имеют наклон в 18°, а их полный объем находится в пределах от 82 до 137 дм³. Такая конструкция ячейки обеспечивает объем воздушной части в диапазоне от 48 до 51% от всего объема плиты. Они имеют небольшой вес, легко переносятся и монтируются. В качестве армирующего элемента для основания предлагается арматурная сетка.
Вернуться к оглавлению
Кессонный потолок
Многие варианты современных дизайнов включают кессонные потолки. По аналогии с такими же перекрытиями, потолки состоят из пересекающихся ребер, создающих сетчатую конструкцию, и тонкого слоя, объединяющего все в единое целое. Кессонный потолок должен иметь легкий вес и привлекательный вид – несущие свойства для такого элемента совсем необязательны.
Схема кессонного потолка.
Конструктивно они имеют три группы элементов – ребра (балки), обеспечивающие жесткость; легкое основание, объединяющее систему; декорирующие детали. В качестве декорирующих деталей находят применение карнизы, бордюры, узорчатые розетки.
Чаще всего кессонные потолки выполняются из дерева или пластика (обычно полиуретана). Основание может выполняться из ДСП, фанеры, пластмассовых листов, гипсокартона. Декорирующие элементы прекрасно смотрятся, если их отлить из гипса. Внутри ячеек кессонного потолка прекрасно впишутся встроенные светильники. Создавая разную конфигурацию ребрам, можно обеспечить разное световое рассеивание.
Кессонные перекрытия находят свою ячейку в строительной индустрии. Использование такой конструкции позволяет значительно снизить расходы на строительство.
http://tolkobeton.ru
legkoe-delo.ru
Монолитная плита перекрытия (ребристая, кессонная, безбалочная)
Установка межэтажных перекрытий — наиболее ответственный этап работ при строительстве нового дома. Именно эти элементы, с одной стороны, подвергаются большим нагрузкам при эксплуатации, а с другой — воздействуют на опоры несущих конструкций. При возведении многоквартирных домов монолитная плита перекрытия лучше всего решает вопросы оптимизации процесса строительства. Возможна заливка бетона в опалубку с арматурным каркасом прямо на месте установки. Но для этого метода потребуется дорогостоящая оснастка и специальная подготовка рабочих. Тогда как применение готовых плит ускорит укладку и значительно снизит цену работ.
Оглавление:
- Классификации
- Особенности применения
- Методика определения требуемой прочности
- Технология армирования
- Цены
Разновидности панелей
Перекрытия используются при сооружении высотных зданий разного назначения, а также в качестве крыш гаражей, пола или потолка частных домов. Если плиты правильно смонтированы, из них получается ровная монолитная плоскость. Можно рассматривать их классификацию по нескольким признакам, в зависимости от места применения, толщины, вида опирания, но основным считается разделение по структуре и типу конструкции.
Пустотелая плита производится из бетона высокого качества путем заливки в каркас, армируется стальными прутьями или проволокой. Она достаточно прочная, выдерживает статические нагрузки и используется при строительстве зданий любого назначения, коттеджей, гаражей. Простой математический расчет позволяет подобрать геометрические размеры плит, со стандартной толщиной от 220 до 400 мм.
Виды полнотелого монолитного перекрытия
Оно не имеет в структуре пустот, изготавливается из бетона, класса не менее В25, укрепляется предварительно напряженной арматурой и выпускается в нескольких вариантах:
1. Монолитная ребристая плита П-образной формы служит для устройства перекрытий промышленных зданий и одноэтажных нежилых построек: чердаков, подвалов, гаражей. Она не применяется при возведении жилых домов, так как не позволяет получить ровный и гладкий потолок и обладает худшей звукоизоляцией. Зато изгибающий момент, благодаря своей конфигурации, плита воспринимает лучше, а цена получается ниже, чем на пустотную. Эти ЖБИ предпочтительны для пролетов большой длины, подверженным высоким нагрузкам.
2. Кессонная монолитная ж/б плита имеет форму ячеек с пересекающимися ребрами, установленными на плоской поверхности. Она не очень эстетично выглядит в качестве потолка и применяется исключительно при строительстве производственных зданий. Такие плиты весьма прочные, весят меньше, по сравнению с ребристыми, обладают хорошей несущей способностью, но низкой теплоизоляцией.
3. Для монтажа перекрытий жилых домов идеально подходит безбалочная монолитная плита, опорой для которой служат капители колонн. Она производится как на предприятиях, так и непосредственно на месте установки. Главное достоинство — простота изготовления, невысокая стоимость и эстетичный вид.
Технологические приемы при монолитном строительстве
В последнее время на стройках стала применяться новая технология — сборно-монолитные плиты перекрытия, при которой, на уложенные с шагом 600 мм железобетонные балки, монтируются пустотелые блоки из керамзитобетона, в дальнейшем заливаемые раствором. Этот метод позволил значительно уменьшить сроки строительства при низкой себестоимости и без использования спецтехники. Высокая прочность такого легкого перекрытия получается благодаря армированию, с последующей заливкой бетоном, минимальная толщина которого составляет 5 см.
В сборных панелях, при необходимости, разрешается вырезать технологические отверстия, не задевая ребер или промежутков между пустотами, иначе несущая способность заметно снизится. В случае, если стандартные изделия не помещаются в проем или надо подготовить место под установку лестницы/люка, можно залить монолитные участки между плитами и усилить их арматурой. Благодаря этому, удастся закрыть небольшие площадки, избежать потребности резать целую панель, уменьшить стоимость перекрытия.
При возведении многоэтажных сооружений или частных домов из пористых материалов, применяется специальная конструкция, изготовленная путем заливки бетона в установленную по периметру опалубку. Этот монолитный пояс под плиты придает жесткость стенам за счет вмонтированной арматуры. Он выполняет сразу несколько задач: распределяет нагрузку по контуру строения, подготавливает ровную поверхность для укладки панелей, при появлении трещин усиливает перекрытие.
Расчет прочности
Технология монолитного строительства не ограничивает размеры плиты. Но без определения нагрузок, действующих на перекрытие, невозможно сделать его прочностной расчет. Исходными данными для этого будут:
- геометрические размеры — длина, высота, толщина, предварительно вычисленные по габаритам проема;
- марка используемого бетона;
- класс арматуры для усиления конструкции.
Далее необходимо определить значения статических и динамических нагрузок, действующих на перекрытие. Следует рассмотреть как постоянные величины (вес стяжки, напольных покрытий, перегородок и самой плиты), так и временные (мебель, станки, люди). К тому же, при расчете прочности учитываются условия эксплуатации (климат, сейсмологическая обстановка), с поправкой на коэффициент надежности. Все данные приведены в справочниках и выбираются для конкретной ситуации.
Перекрытие, с точки зрения строительной механики, можно представить как балку с жестким или шарнирным защемлением. В первом приближении рассчитывается распределенная нагрузка, путем деления суммарно действующих сил на площадь плиты, а также максимальный изгибающий момент.
Армирование конструкции
Для упрочнения перекрытий используются металлические пруты, тросы, проволока. Полученные при расчете данные позволят подобрать диаметр и количество арматуры на 1 м2, способное выдержать действующие на нее нагрузки. Стальные стержни класса А3 выкладываются в опалубку, скрепляясь в местах пересечения. Армирование проводится прутами от 8 до 14 мм в один или два слоя, с дополнительным усилением по краям.
Если в плите обнаружены трещины больше 0,3 мм, ее несущая способность значительно уменьшается. Желательно такую панель применять в неответственных местах, а при наличии косых или продольных повреждений лучше заменить на новую. Если появились трещины в уже установленном перекрытии, его нужно усилить армированием и дополнительной стяжкой.
Расходы
Предложения изготовителей плит:
Наименование | Производитель | Размеры, мм | Вес, кг | Цена, рубли | ||
Длина | Ширина | Толщина | ||||
ПК 16-12-8 | Техномонолит Рязань | 1 580 | 1 190 | 220 | 600 | 3 800 |
КСК Ржевский | 590 | 2 400 | ||||
ПК 18-12-8 | 1 780 | 690 | 3 300 | |||
ДСК Калуга | 670 | 3 900 | ||||
ПО-2 | ЖБИ 4 Москва | 1 450 | 1485 | 120 | 550 | 4 900 |
2П1-2АIIIв | ЗЖБИ Барановичи | 5 550 | 1485 | 400 | 2 400 | 16 300 |
1П4-3АIIIт | 400 | 2 100 | 19 300 | |||
1П7-2АIIIт | 740 | 1 500 | 9 500 | |||
КЖБИ 13 Одинцово | 9 800 | |||||
4 ПГ 6-3 | 5 970 | 1 490 | 300 | 1 525 | 8 600 | |
КСКиД Орша | 10 500 | |||||
4 ПВ6-3 | 1 950 | 13 500 | ||||
2 ПГ6-5Ат | ЗЖБИ-2 Рязань | 1 500 | 14 000 | |||
2 ПГ6-2А | ЖБК Воскресенск | 1 530 | 9 000 |
В наименовании указан тип плит, согласно маркировке:
- ПК — пустотная;
- ПО — монолитная плоская;
- 1П, ПГ, ПВ — ребристая;
- 2П — кессонная.
Все цены приведены с учетом доставки до МКАД.
hardstones.ru
ПУСТОТНЫЕ КЕССОННЫЕ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЙМОНОЛИТНЫХ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ
ПУСТОТНЫЕ КЕССОННЫЕ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЙМОНОЛИТНЫХ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ
- Малахова Анна Николаевна - Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ) кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры архитектурно-строительного проектирования, доцент кафедры железобетонных конструкций, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26; Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript .
Страницы 15-24
Одним из способов облегчения веса железобетонных конструкций зданий, в т.ч. плит перекрытий, является устройство пустот в поперечном сечении конструкций. Приведены конструктивные решения пустотных плит сборных и монолитных перекрытий, которые применялись при возведении зданий до широкого использования в строительстве крупноразмерных многопустотных сборных плит. Рассмотрено применение кессонных пустотных плит для перекрытий современных монолитных многоэтажных зданий. Описаны конструктивные решения таких перекрытий, экспериментальные исследования и компьютерное моделирование их работы под нагрузкой.
DOI: 10.22227/1997-0935.2016.6.15-24
Библиографический список- Фоломеев А.А. Снижение материалоемкости железобетонных конструкций. М. : Стройиздат, 1974. 66 с.
- Пастернак П.Л., Марьясина И.Е. Железобетонные часторебристые перекрытия и настилы. М. : Машстройиздат, 1950. 144 с.
- Альбом усовершенствованных железобетонных конструкций для капитального ремонта жилых домов. Л. : Стройиздат, 1988. 302 с.
- Абашева Л.П., Тонков И.Л., Тонков Ю.Л. Опыт объемного моделирования многопустотных железобетонных плит перекрытия при решении нестандартной задачи // Промышленное и гражданское строительство. 2011. № 7 (2). С. 27-29.
- Байков В.Н., Бедов А.И., Фролов А.К. Эффект крутящих моментов и распоров в железобетонных плитах, опертых по контуру // Строительная механика и расчет сооружений. 1992. № 3. С. 41-48.
- Расчет и конструирование частей жилых и общественных зданий. Справочник проектировщика / под ред. П.Ф. Вахненко. Киев : Будівельник, 1987. 424 с.
- Жилые и общественные здания. Краткий справочник инженера-конструктора / под ред. Ю.А. Дыховичного. 3-е изд., перераб. и доп. М. : Стройиздат, 1991. 655 с.
- Головин Н.Г., Плотников А.И. Расчет перекрестно-ребристых перекрытий методом предельного равновесия с учетом перераспределения усилий // Архитектура. Строительство. Образование : материалы регион. конф., посвященной 35-летию образования строительного факультета. Чебоксары : Чуваш. ун-т, 2013. С. 6-17.
- Головин Н.Г., Плотников А.И. Расчет перекрестно-ребристых перекрытий с учетом физической нелинейности // Бетон и железобетон - взгляд в будущее : науч. тр. III Всеросс. (II Междунар.) конф. по бетону и железобетону: в семи томах (г. Москва, 12-16 мая 2014 г.). М. : МГСУ, 2014. Том 1. Теория железобетона. Железобетонные конструкции. Расчет и конструирование. С. 234-244.
- Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р., Максимов В.Б. Исследование железобетонных плит, опертых по контуру на жесткие и податливые опоры, при кратковременном динамическом нагружении // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. № 1 (38). С. 69-76.
- Малахова А.Н. Монолитные кессонные перекрытия зданий // Вестник МГСУ. 2013. № 1. С. 79-86.
- Сагадаев Р.А. Современные методы возведения монолитных и сборно-монолитных перекрытий. М. : ГОУ ДПО ГАСИС, 2008. 35 с.
- Шмуклер В.С. Эффективная система облегченных железобетонных элементов // Бетон и железобетон - взгляд в будущее : науч. тр. III Всеросс. (II Междунар.) конф. по бетону и железобетону: в семи томах (г. Москва, 12-16 мая 2014 г.). М. : МГСУ, 2014. Том 2. Безопасность железобетонных конструкций при особых природных и техногенных воздействиях. Опыт строительства зданий и сооружений. Мониторинг состояния конструкций зданий и сооружений С. 346-356.
- Грановский А.В., Чупанов М.Р. Экспериментальные исследования несущей способности плит перекрытий кессонного типа // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 5. С. 43-48.
- Schnellenbach-Held M., Pfeffer K. Tragverhalten zweiachsiger Hohlkörperdecken / Beton- und Stahlbetonbau. 96 (2001) Heft 9. S. 573-578.
- Hegger J., Roeser W. Gutachten zur Querkrafttragfähigkeit von stahlbetondecken mit cobiax-Hohlkörpern. Hegger+Partner, Aachen, 2008.
- Abramski M., Albert A., Pfeffer R., Schnel J. Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Tragverhalten von Stahlbetondecken mit kugelförmigen Hohlkörpern // Beton- und Stahlbetonbau. 105 (2010). Helf 6. S. 349-361
- Abramski M., Albert A., Pfeffer R., Schnel J. Stahlbetondecken mit kugelförmigen Hohlkörpern // Überprüfung der Scher- und Verwindungssteifigkeit // Betonwerk und fertigteil-technik, Bauverlag BV Gmbh. 106 (2011), Helf 2, S. 182-184.
- Abramski M., Albert A., Pfeffer R., Schnel J. Bemessung und Konstruktion von zweiachsig gespannten Stahlbetondecken mit abgeflachten rotationssymmetrischen Hohlkörpern // Beton- und Stahlbetonbau. September 2012. Vol. 107. Issue 9. Pp. 590-600.
- Городецкий А.С., Евзеров И.Д. Компьютерные модели конструкций. М. : Изд-во АСВ, 2009. 357 с.
Cкачать на языке оригинала
vestnikmgsu.ru
Расчет кессонных перекрытий
P.S. Сравнение расчетных моделей с ручным расчетом дается по причине отсутствия более достоверных данных о реальных испытаниях или других расчетных предпосылках таких конструкций.
dwg.ru
Пустотные кессонные плиты перекрытий монолитных многоэтажных зданий Текст научной статьи по специальности «Строительство. Архитектура»
удк 692.5
А.Н. Малахова
НИУМГСУ
ПУСТОТНЫЕ КЕССОННЫЕ ПЛИТЫ ПЕРЕКРЫТИЙ МОНОЛИТНЫХ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ
Одним из способов облегчения веса железобетонных конструкций зданий, в т.ч. плит перекрытий, является устройство пустот в поперечном сечении конструкций. Приведены конструктивные решения пустотных плит сборных и монолитных перекрытий, которые применялись при возведении зданий до широкого использования в строительстве крупноразмерных многопустотных сборных плит. Рассмотрено применение кессонных пустотных плит для перекрытий современных монолитных многоэтажных зданий. Описаны конструктивные решения таких перекрытий, экспериментальные исследования и компьютерное моделирование их работы под нагрузкой.
Ключевые слова: монолитные здания, сборные пустотные плиты перекрытий, кессонное пустотное перекрытие, конструктивные решения, компьютерное моделирование
к недостаткам строительных конструкций, выполняемых из железобетона, всегда относили их большой собственный вес. одним из способов облегчения веса железобетонных конструкций, в т.ч. плит перекрытий, является устройство пустот в поперечном сечении конструкций. При этом существенно уменьшается расход материалов, прежде всего бетона. наличие пустот приводит к повышению звукоизолирующих свойств перекрытий. При использовании пустотных плит снижается величина вертикальной нагрузки на колонны, стены и фундамент зданий.
классическим примером уменьшения веса сборных железобетонных конструкций зданий является применение многопустотных плит перекрытия, которые и сегодня включены в каталог продукции большинства заводов железобетонных изделий.
Попытки облегчения веса железобетонных конструкций имеют давнюю историю. во время обследования старых зданий при вскрытии монолитных бетонных перекрытий иногда фиксируют наличие внутри них деревянных бревен, что является примером, пусть не столь эффективного, но уменьшения веса железобетонных перекрытий.
в отечественной и зарубежной практике при возведении монолитных перекрытий давно применялись бумажные, картонные и пластиковые трубы для устройства пустот и уменьшения веса перекрытий [1]. При этом наряду с применением тяжелого бетона для изготовления сборных многопустотных плит перекрытий использовались легкие бетоны.
на рис. 1 приведены варианты конструктивного решения часторебристых перекрытий, которые имели место при возведении зданий вплоть до широкого распространения в стране сборного железобетона в 50-е гг. прошлого столетия [2]. впоследствии такие перекрытия выполнялись только при проведении
реконструкции зданий [3]. Приведенные на рис. 1 часторебристые перекрытия были предназначены для опирания на две стены или балки, идущие параллельно. Уменьшение веса перекрытий достигалось не только путем устройства пустот в теле конструкций (рис. 1, а, в, г), но и путем расположения внутри конструкции облегченных вкладышей (рис. 1, б). При выполнении монолитных часторебристых перекрытий применялись несъемные опалубочные ящики (см. рис. 1, а) и съемная опалубка в виде деревянных ящиков или металлических лотков (см. рис. 1, в). В случае возведения перекрытий для жилых зданий с применением съемной опалубки устройство подвесного потолка было обязательным. На рис. 1, г показано сборное часторебристое перекрытие, составленное из полых железобетонных балок коробчатого сечения. Перекрытия могли собираться из балок таврового и двутаврового сечений, а также выполняться из П-образных и многопустотных плит.
В работе [2] показано, что оптимальное расстояние между ребрами монолитного часторебристого перекрытия принималось равным 500...700 мм при временной нагрузке на перекрытие до 4 кН/м2 и пролетах перекрытия 6.8 м. В ребра монолитного часторебристого перекрытия устанавливались плоские каркасы с продольной рабочей арматурой, а конструктивное армирование собственно плиты часторебристого перекрытия выполнялось стержнями диаметром 5.6 мм, расположенными с шагом 150.250 мм.
Рис. 1. Конструктивные решения часторебристого перекрытия: а — с устройством пустот в теле конструкций с применением несъемных опалубочных ящиков; б — с расположением облегченных вкладышей внутри плиты перекрытия; в — монолитное часторебристое перекрытие; г — сборное часторебристое перекрытие
Предметом научных исследований работы сборных многопустотных плит перекрытий и их конструктивных решений являлись рациональный вид пустот (квадратные, овальные, круглые и другой формы) и частота их расположения в поперечном сечении по ширине плиты. В итоге по ГОСТ 95611 стали массо-
1 ГОСТ 9561-91. Плиты перекрытий железобетонные многопустотные для зданий и сооруже-
ний. Технические условия.
во выпускать сборные железобетонные плиты марки Пк толщиной 220 мм с предварительно напрягаемой арматурой. Плиты имели круглые пустоты диаметром 159 мм при шаге пустот 185 мм.
на рис. 2 показаны поперечное сечение и схема армирования сборной железобетонной многопустотной плиты перекрытия марки ПК 60.12-4 А800. опыт проектирования и эксплуатации, а также результаты исследования сборных железобетонных многопустотных плит могут быть полезны и для проектирования монолитных часторебристых плит перекрытия зданий. Следует отметить, что современные исследования сборных многопустотных плит перекрытий в основном проводятся с использованием компьютерного моделирования [4].
Рис. 2. Поперечное сечение и схема армирования сборной железобетонной многопустотной плиты перекрытия
Для современных перекрытий монолитных железобетонных зданий колонной и стеновой конструктивной системы нормами2 рекомендуется использовать плиты пустотные и плиты пустотные кессонные. Пустотные плиты перекрытия применяются тогда, когда опорные балки или стены расположены в здании параллельно в одном направлении и, как показано выше, конструкция и производство таких перекрытий достаточно хорошо разработаны.
кессонные пустотные плиты перекрытия работают в двух направлениях и включают в себя взаимно пересекающиеся пустоты. Напряженное состояние таких плит имеет более сложную природу [5]. Кессонные пустотные плиты для перекрытий монолитных зданий стали применяться сравнительно недавно. Между тем в строительстве накоплен большой опыт применения монолитных кессонных балочных перекрытий [6, 7], в последние годы также предпринимались исследования таких перекрытий [8—10].
На рис. 3 показано монолитное кессонное балочное перекрытие, опертое на стены и перекрывающее помещение с размерами I х I = 10 х 10 м. Высота балок обоих направлений для квадратного в плане перекрытия принята одинаковой (500 мм). Для кессонного перекрытия высота балок должна составлять не менее 1/20 пролета. Шаг балок назначается 1...2 м. В приведенном на рис. 3 примере шаг балок а = 2 м. Толщина плит кессонного перекрытия назначена 60 мм. Балки армируются объемными каркасами, плита — сетками.
2 СП 52-103—2007. Железобетонные монолитные конструкции зданий.
Рис. 3. Схема армирования монолитного кессонного перекрытия: а — план раскладки нижних сеток армирования плиты, опертой на перекрестные балки; б—план раскладки верхних сеток армирования плиты; в — фрагмент армирования монолитного кессонного перекрытия в разрезе; 1—4 — каркасы армирования балок; 5—9 — сетки армирования плиты
В соответствии с алгоритмом расчета, изложенным в [6, 7], крайние балки кессонного балочного перекрытия имеют меньшие прогибы и испытывают меньшие изгибающие моменты, чем средние балки перекрытия. Если считать, что изгибающий момент в балке, отстоящей от края перекрытия на расстоянии x, пропорционален ее прогибу, то изгибающие моменты в крайней и средней балках перекрытия можно вычислить через коэффициенты k и k2 (Mxx = klM, M2x = k^M).
Коэффициенты kl и k2 определяются по формуле k =16(a -2a3 +a4).
x aal2
Предварительно для крайних и средних балок вычисляется ai = — и М =-.
l 16
В работе [11] показано, что результаты компьютерного расчета монолитного кессонного балочного перекрытия с использованием программного комплекса ЛИРА существенно отличаются от расчета по аналитической методике. Компьютерный расчет показывает другую работу кессонного перекрытия под нагрузкой: плита с балками-ребрами целиком изгибается под нагрузкой, при этом усилия в плите возрастают к центру перекрытия, а усилия в балках-ребрах уменьшаются.
Обзор конструктивных решений современных монолитных перекрытий, в т.ч. кессонного типа, приведен в [12]. При возведении балочных кессонных перекрытий активно используются пустотообразователи в форме усеченной пирамиды из пластиковых материалов.
Для устройства кессонных пустотных плит перекрытий применяются различные технологии, в т.ч. швейцарская технология Cobiax, при реализации которой в возводимую плиту перекрытия интегрируются шарообразные пустотелые пластиковые модули (тип Eco-Line) или плоские пустотелые пластиковые модули (тип Slim-Line). Первый тип пластиковых модулей предназначен для перекрытий толщиной 300...600 мм, второй — для перекрытий толщиной 200...350 мм (рис. 4, а). Модули обоих типов сопрягаются с каркасом из арма-
VESTNIK
JVIGSU
турной проволоки диаметром 3...5 мм (рис. 4, б, в). В результате достигается облегчение веса таких перекрытий на 30 %. Пролет перекрытия может составлять 12...18 м.
Другим вариантом конструктивного решения кессонных плит перекрытий является расположение внутри плиты вкладышей из легких материалов: пено-полистирола, минеральной ваты и др.
В работе [13] описывается конструктивное решение облегченного монолитного перекрытия в здании колонной конструктивной системы с сеткой колонн 8,6 х 8,6 м. Перекрытие включает сплошные надколонные полосы шириной 1,4 м, армированные плоскими каркасами с шагом 220 мм, а также облегченные участки плиты размером 7,2 х 7,2 м, расположенные между полосами. Для образования пустот перекрытия используются пенополистироль-ные вкладыши. Ребра кессонной плиты армируются плоским каркасом. Сетки армирования располагаются у верхней и нижней граней плиты. Толщина кессонной пустотной плиты перекрытия составляет 320 мм (рис. 4, г).
Рис. 4. Поперечные сечения плит кессонного пустотного перекрытия с пустотелыми пластиковыми модулями (а) (шарообразными (б) и плоскими (в)) для устройства полостей в плите по технологии СоЫах и с облегченными вкладышами из пенополи-стирола (г)
Для выработки подходов к проектированию пустотных кессонных плит перекрытий монолитных зданий были предприняты исследования, результаты которых приведены в [14—19]. Проводились эксперименты по изучению характера трещинообразования, развития деформаций и разрушения плит. Исследовалась работа пустотных кессонных плит на сдвиг, а также при одновременном действии изгибающего и крутящего моментов. Выполнялся сравнительный анализ распределения напряжений в сплошных и пустотных
кессонных плитах, сравнивались результаты экспериментов и компьютерного моделирования, рассматривались различные условия опирания плит. Были получены данные о трещиностойкости, жесткости и несущей способности экспериментальных моделей различных вариантов конструктивного решения пустотных кессонных плит. При проведении исследований широко применялось компьютерное моделирование [20].
Компьютерную модель пустотной кессонной плиты перекрытия (рис. 5, а) в программе ЛИРА можно построить на прямоугольной сетке, расположенной в плоскости ХОУ. На сетке прокладываются перекрестные стержни-балки кессонного перекрытия. Шаг стержней составляет 350 мм. Он равен ширине поперечного сечения балок с отверстием (рис. 5, б) и сплошного сечения 350 х 200 мм. На рис. 5, б приведено поперечное сечение из стандартного набора для стержневых элементов при задании жесткости элементов расчетной схемы. Нестандартное поперечное сечение можно построить в программе «конструктор сечений» (рис. 5, в) с вычислением геометрических характеристик и построением изополей напряжений в сечении.
Рис. 5. Компьютерная модель пустотной кессонной плиты: а — пространственная модель плиты; б, в—поперечные сечения стержней при компоновке компьютерной модели плиты
При построении компьютерной модели пустотной кессонной плиты перекрытия, скомпонованной из перекрестных стержней-балок, погонная нагрузка, в т.ч. собственный вес, прикладывается к стержням с учетом ширины грузовой полосы балок (В = 0,35 м) и того обстоятельства, что полная нагрузка q = qx + + q2 (ql, q2 — равные составляющие полной нагрузки, прикладываемые к стержням-балкам, расположенным в двух направлениях).
Сравнительный анализ результатов расчета компьютерных моделей пустотной плиты, сформированных из стержневых или пластинчатых элементов, показал схожесть результатов расчета.
Библиографический список
1. ФоломеевА.А. Снижение материалоемкости железобетонных конструкций. М. : Стройиздат, 1974. 66 с.
2. Пастернак П.Л., Марьясина И.Е. Железобетонные часторебристые перекрытия и настилы. М. : Машстройиздат, 1950. 144 с.
3. Альбом усовершенствованных железобетонных конструкций для капитального ремонта жилых домов. Л. : Стройиздат, 1988. 302 с.
4. Абашева Л.П., Тонков И.Л., Тонков Ю.Л. Опыт объемного моделирования многопустотных железобетонных плит перекрытия при решении нестандартной задачи // Промышленное и гражданское строительство. 2011. № 7 (2). С. 27—29.
5. Байков В.Н., Бедов А.И., Фролов А.К. Эффект крутящих моментов и распоров в железобетонных плитах, опертых по контуру // Строительная механика и расчет сооружений. 1992. № 3. С. 41—48.
6. Расчет и конструирование частей жилых и общественных зданий. Справочник проектировщика / под ред. П.ф. Вахненко. Киев : Будiвельник, 1987. 424 с.
7. жилые и общественные здания. краткий справочник инженера-конструктора / под ред. Ю.А. Дыховичного. 3-е изд., перераб. и доп. М. : Стройиздат, 1991. 655 с.
8. Головин Н.Г., Плотников А.И. Расчет перекрестно-ребристых перекрытий методом предельного равновесия с учетом перераспределения усилий // Архитектура. Строительство. Образование : материалы регион. конф., посвященной 35-летию образования строительного факультета. Чебоксары : Чуваш. ун-т, 2013. С. 6—17.
9. Головин Н.Г., Плотников А.И. Расчет перекрестно-ребристых перекрытий с учетом физической нелинейности // Бетон и железобетон — взгляд в будущее : науч. тр. III Всеросс. (II Междунар.) конф. по бетону и железобетону: в семи томах (г. Москва, 12—16 мая 2014 г.). М. : МГСУ, 2014. Том 1. Теория железобетона. Железобетонные конструкции. Расчет и конструирование. С. 234—244.
10. Кумпяк О.Г., Галяутдинов З.Р., Максимов В.Б. Исследование железобетонных плит, опертых по контуру на жесткие и податливые опоры, при кратковременном динамическом нагружении // Вестник Томского государственного архитектурно-строительного университета. 2013. № 1 (38). С. 69—76.
11. Малахова А.Н. Монолитные кессонные перекрытия зданий // Вестник МГСУ 2013. № 1. С. 79—86.
12. Сагадаев Р.А. Современные методы возведения монолитных и сборно-монолитных перекрытий. М. : ГОУ ДПО ГАСИС, 2008. 35 с.
13. Шмуклер В.С. Эффективная система облегченных железобетонных элементов // Бетон и железобетон — взгляд в будущее : науч. тр. III Всеросс. (II Междунар.) конф. по бетону и железобетону: в семи томах (г. Москва, 12—16 мая 2014 г.). М. : МГСУ, 2014. Том 2. Безопасность железобетонных конструкций при особых природных и техногенных воздействиях. Опыт строительства зданий и сооружений. Мониторинг состояния конструкций зданий и сооружений С. 346—356.
14. Грановский А.В., Чупанов М.Р. Экспериментальные исследования несущей способности плит перекрытий кессонного типа // Промышленное и гражданское строительство. 2015. № 5. С. 43—48.
15. Schnellenbach-HeldM., Pfeffer K. Tragverhalten zweiachsiger Hohlkörperdecken / Beton- und Stahlbetonbau. 96 (2001) Heft 9. S. 573—578.
16. Hegger J., Roeser W. Gutachten zur Querkrafttragfähigkeit von stahlbetondecken mit cobiax-Hohlkörpern. Hegger+Partner, Aachen, 2008.
17. Abramski M., Albert A., Pfeffer R., Schnel J. Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Tragverhalten von Stahlbetondecken mit kugelförmigen Hohlkörpern // Beton- und Stahlbetonbau. 105 (2010). Helf 6. S. 349—361
18. Abramski M., Albert A., Pfeffer R., Schnel J. Stahlbetondecken mit kugelförmigen Hohlkörpern // Überprüfung der Scher- und Verwindungssteifigkeit // Betonwerk und fertigteil-technik, Bauverlag BV Gmbh. 106 (2011), Helf 2, S. 182—184.
19. Abramski M., Albert A., Pfeffer R., Schnel J. Bemessung und Konstruktion von zweiachsig gespannten Stahlbetondecken mit abgeflachten rotationssymmetrischen Hohlkörpern // Beton- und Stahlbetonbau. September 2012. Vol. 107. Issue 9. Pp. 590—600.
20. Городецкий А.С., Евзеров И.Д. Компьютерные модели конструкций. М. : Изд-во АСВ, 2009. 357 с.
Поступила в редакцию в декабре 2015 г.
Об авторе: Малахова Анна Николаевна — кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры архитектурно-строительного проектирования, доцент кафедры железобетонных конструкций, Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26, 8 (495) 583-47-53, [email protected], [email protected].
Для цитирования: МалаховаА.Н. Пустотные кессонные плиты перекрытий монолитных многоэтажных зданий // Вестник МГСУ 2016. № 6. С. 15—24.
A.N. Malakhova
CAISSON TYPE HOLLOW FLOOR SLABS OF MONOLITHIC MULTI-STOREYED
BUILDINGS
One of the disadvantages of building structures made of reinforced concrete is their considerable weight. One of the trends to decrease the weight of concrete structures, including floor slabs, is the arrangement of voids in the cross-sectional building structures. In Russian and foreign practice paper, cardboard and plastic tubes has been used for creation of voids in the construction of monolithic floor slabs. Lightweight concretes were also used for production of precast hollow core floor slabs.
The article provides constructive solutions of precast hollow core floor slabs and solid monolithic slabs that were used in the construction of buildings before wide use of large precast hollow core floor slabs. The article considers the application of caisson hollow core floor slabs for modern monolithic multi-storeyed buildings. The design solutions of such floor slabs, experimental investigations and computer modeling of their operation under load were described in this article.
The comparative analysis of the calculation results of computer models of a hollow slabs formed of rod or plastic elements showed the similarity of calculation results.
Key words: monolithic buildings, precast hollow core floor slabs, caisson type hollow floor slab, constructive solutions, computer modeling
References
1. Folomeev A.A. Snizhenie materialoemkosti zhelezobetonnykh konstruktsiy [Decrease of Materials Consumption of Reinforced Concrete Structures]. Moscow, Stroyizdat Publ., 1974, 66 p. (In Russian)
2. Pasternak P.L., Mar'yasina I.E. Zhelezobetonnye chastorebristye perekrytiya i nastily [Ribbed Reinforced Concrete Floor Slabs and Decks]. Moscow, Mashstroyizdat Publ., 1950, 144 p. (In Russian)
3. Al'bom usovershenstvovannykh zhelezobetonnykh konstruktsiy dlya kapital'nogo remonta zhilykh domov [The Album of Advanced Reinforced Concrete Structures for the Major Repairs of Residential Buildings]. Leningrad, Stroyizdat Publ., 1988, 302 p. (In Russian)
4. Abasheva L.P., Tonkov I.L., Tonkov Yu.L. Opyt ob"emnogo modelirovaniya mnogopus-totnykh zhelezobetonnykh plit perekrytiya pri reshenii nestandartnoy zadachi [The Experience of Three-Dimensional Modeling of Hollow Core Reinforced Concrete Floor Slabs for Solving Nonstandard Problems]. Promyshlennoe i grazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and Civil Engineering]. 2011, no. 7 (2), pp. 27—29. (In Russian)
5. Baykov V.N., Bedov A.I., Frolov A.K. Effekt krutyashchikh momentov i rasporov v zhelezobetonnykh plitakh, opertykh po konturu [The Effect of Torques and Outward Thrusts in Reinforced Concrete Floor Slabs Supported on the Contour]. Stroitel'naya mekhanika i raschet sooruzheniy [Structural Mechanics and Analysis of Constructions]. 1992, no. 3, pp. 41—48. (In Russian)
6. Vakhnenko P.F., editor. Raschet i konstruirovanie chastey zhilykh i obshchestvennykh zdaniy. Spravochnik proektirovshchika [The Design and Calculation of the Parts of Residential and Public Buildings. Designer's Reference Book]. Kiev, Budivel'nik Publ., 1987, 424 p. (In Russian)
7. Dykhovichnyy Yu.A., editor. Zhilye i obshchestvennye zdaniya. Kratkiy spravochnik inzhenera-konstruktora [Residential and Public Buildings. Brief Reference Book for Design Engineers]. 3rd edition, revised and enlarged. Moscow, Stroyizdat Publ., 1991, 655 p. (In Russian)
8. Golovin N.G., Plotnikov A.I. Raschet perekrestno-rebristykh perekrytiy metodom predel'nogo ravnovesiya s uchetom pereraspredeleniya usiliy [Calculation of Cross-Ribbed Floor Slabs by the Method of Limit Equilibrium Taking into Account the Redistribution of Efforts]. Arkhitektura. Stroitel'stvo. Obrazovanie: materialy regional'noy konferentsii, posvyashchennoy 35-letiyu obrazovaniya stroitel'nogo fakul'teta [Architecture. Construction. Education: Proceedings of the Regional Conference Dedicated to the 35th Anniversary of Construction Faculty Foundation]. Cheboksary, Chuvashskiy universitet Publ., 2013, pp. 6—17. (In Russian)
9. Golovin N.G., Plotnikov A.I. Raschet perekrestno-rebristykh perekrytiy s uchetom fizicheskoy nelineynosti [Calculation of Cross-Ribbed Floor Slabs Considering Physical Non-linearity]. Beton i zhelezobeton — vzglyad v budushchee: nauchnye trudy III Vserossiyskoy (II Mezhdunarodnoy) konferentsii po betonu i zhelezobetonu: v semi tomakh (g. Moskva, 12—16 maya 2014 g.) [Concrete and Reinforced Concrete — Glance into the Future. Scientific Works of the 3rd All-Russian (2nd International) Conference on Concrete and Reinforced Concrete in Seven Volumes (Moscow, May 12—16, 2014]. Moscow, MGSU Publ., 2014, vol. 1. Teoriya zhelezobetona. Zhelezobetonnye konstruktsii. Raschet i konstruirovanie [The Theory of Reinforced Concrete. Reinforced Concrete Constructions. Calculation and Design], pp. 234—244. (In Russian)
10. Kumpyak O.G., Galyautdinov Z.R., Maksimov V.B. Issledovanie zhelezobetonnykh plit, opertykh po konturu na zhestkie i podatlivye opory, pri kratkovremennom dinamicheskom nagruzhenii [Investigation of Reinforced Concrete Floor Slabs Supported on the Contour by Rigid and Pliant Supports at Short Dynamic Loading]. Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo arkhitekturno-stroitel'nogo universiteta [Bulletin of Tomsk State University of Architecture and Building]. 2013, no. 1 (38), pp. 69—76. (In Russian)
11. Malakhova A.N. Monolitnye kessonnye perekrytiya zdaniy [Monolithic Waffle Slab Floors of Buildings]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2013, no. 1, pp. 79—86. (In Russian)
12. Sagadaev R.A. Sovremennye metody vozvedeniya monolitnykh i sborno-monolit-nykh perekrytiy [Modern Methods of Constructing Monolithic and Precast-Monolithic Floor Slabs]. Moscow, GOU DPO GASIS Publ., 2008, 35 p. (In Russian)
13. Shmukler V.S. Effektivnaya sistema oblegchennykh zhelezobetonnykh elementov [An Effective System of Reducing the Weight of Reinforced Concrete Elements]. Beton i zhelezobeton — vzglyad v budushchee : nauchnye trudy III Vserossiyskoy (II Mezhdunarodnoy) konferentsii po betonu i zhelezobetonu: v semi tomakh (g. Moskva, 12—16 maya 2014 g.) [Concrete and Reinforced Concrete — Glance into the Future. Scientific Works of the 3rd All-Russian (2nd International) Conference on Concrete and Reinforced Concrete in Seven Volumes (Moscow, May 12—16, 2014]. Moscow, MGSU Publ., 2014, vol. 2: Bezopasnost' zhelezobetonnykh konstruktsiy pri osobykh prirodnykh i tekhnogennykh vozdeystviyakh. Opyt stroitel'stva zdaniy i sooruzheniy. Monitoring sostoyaniya konstruktsiy zdaniy i sooruzheniy [Safety of Reinforced Concrete Structures under Special Natural and Man-Made Loads. Experience of the Construction of Buildings And Structures. Condition Monitoring of the Constructions of Buildings and Structures], pp. 346—356. (In Russian)
14. Granovskiy A.V., Chupanov M.R. Eksperimental'nye issledovaniya nesushchey sposobnosti plit perekrytiy kessonnogo tipa [Experimental Investigations of Bearing Capacity of Caisson Type Floor Slabs]. Promyshlennoe igrazhdanskoe stroitel'stvo [Industrial and Civil Engineering]. 2015, no. 5, pp. 43—48. (In Russian)
15. Schnellenbach-Held M., Pfeffer K. Tragverhalten zweiachsiger Hohlkörperdecken. Beton- und Stahlbetonbau. 2001, vol. 96, no. 9, pp. 573—578. DOI: http://dx.doi.org/10.1002/ best.200100720.
16. Hegger J., Roeser W. Gutachten zur Querkrafttragfähigkeit von Stahlbetondecken mit Cobiax-Hohlkörpern. Hegger+Partner, Aachen, 2008.
17. Abramski M., Albert A., Pfeffer R., Schnel J. Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Tragverhalten von Stahlbetondecken mit kugelförmigen Hohlkörpern. Beton- und Stahlbetonbau. 2010, vol. 105, no. 6, pp. 349—361. DOI: http://dx.doi.org/10.1002/ best.201000031.
18. Abramski M., Albert A., Pfeffer R., Schnel J. Stahlbetondecken mit kugelförmigen Hohlkörpern. Überprüfung der Scher- und Verwindungssteifigkeit. Betonwerk und fertigteiltechnik, Bauverlag BV Gmbh. 2011, 106, Helf 2, pp. 182—184.
19. Abramski M., Albert A., Pfeffer R., Schnel J. Bemessung und Konstruktion von zweiachsig gespannten Stahlbetondecken mit abgeflachten rotationssymmetrischen Hohlkörpern. Beton- und Stahlbetonbau. September 2012, vol. 107, no. 9, pp. 590—600. DOI: http:// dx.doi.org/10.1002/best.201200027.
20. Gorodetskiy A.S., Evzerov I.D. Komp'yuternye modeli konstruktsiy [The Computer Models of Structures]. Moscow, ASV Publ., 2009, 357 p. (In Russian)
About the author: Malakhova Anna Nikolaevna — Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Department of Architectural and Structural Design, Department of Reinforced Concrete Structures, Moscow State University of Civil Engineering (National Research University) (MGSU), 26 Yaroslavskoe shosse, Moscow, 129337, Russian Federation; +7 (495) 583-47-53; [email protected]; [email protected].
For citation: Malakhova A.N.Pustotnye kessonnye plity perekrytiy monolitnykh mnogo-etazhnykh zdaniy [Caisson Type Hollow Floor Slabs of Monolithic Multi-Storeyed Buildings]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2016, no. 6, pp. 15—24. (In Russian)
cyberleninka.ru
Монолитная плита перекрытия (ребристая, кессонная, безбалочная) - характеристики, цены
Применение монолитных перекрытий
Установка межэтажных перекрытий — наиболее ответственный этап работ при строительстве нового дома. Именно эти элементы, с одной стороны, подвергаются большим нагрузкам при эксплуатации, а с другой — воздействуют на опоры несущих конструкций. При возведении многоквартирных домов монолитная плита перекрытия лучше всего решает вопросы оптимизации процесса строительства. Возможна заливка бетона в опалубку с арматурным каркасом прямо на месте установки. Но для этого метода потребуется дорогостоящая оснастка и специальная подготовка рабочих. Тогда как применение готовых плит ускорит укладку и значительно снизит цену работ.
Оглавление:
Разновидности панелей
Перекрытия используются при сооружении высотных зданий разного назначения, а также в качестве крыш гаражей, пола или потолка частных домов. Если плиты правильно смонтированы, из них получается ровная монолитная плоскость. Можно рассматривать их классификацию по нескольким признакам, в зависимости от места применения, толщины, вида опирания, но основным считается разделение по структуре и типу конструкции.
Пустотелая плита производится из бетона высокого качества путем заливки в каркас, армируется стальными прутьями или проволокой. Она достаточно прочная, выдерживает статические нагрузки и используется при строительстве зданий любого назначения, коттеджей, гаражей. Простой математический расчет позволяет подобрать геометрические размеры плит, со стандартной толщиной от 220 до 400 мм.
Виды полнотелого монолитного перекрытия
Оно не имеет в структуре пустот, изготавливается из бетона, класса не менее В25, укрепляется предварительно напряженной арматурой и выпускается в нескольких вариантах:
1. Монолитная ребристая плита П-образной формы служит для устройства перекрытий промышленных зданий и одноэтажных нежилых построек: чердаков, подвалов, гаражей. Она не применяется при возведении жилых домов, так как не позволяет получить ровный и гладкий потолок и обладает худшей звукоизоляцией. Зато изгибающий момент, благодаря своей конфигурации, плита воспринимает лучше, а цена получается ниже, чем на пустотную. Эти ЖБИ предпочтительны для пролетов большой длины, подверженным высоким нагрузкам.
2. Кессонная монолитная ж/б плита имеет форму ячеек с пересекающимися ребрами, установленными на плоской поверхности. Она не очень эстетично выглядит в качестве потолка и применяется исключительно при строительстве производственных зданий. Такие плиты весьма прочные, весят меньше, по сравнению с ребристыми, обладают хорошей несущей способностью, но низкой теплоизоляцией.
3. Для монтажа перекрытий жилых домов идеально подходит безбалочная монолитная плита, опорой для которой служат капители колонн. Она производится как на предприятиях, так и непосредственно на месте установки. Главное достоинство — простота изготовления, невысокая стоимость и эстетичный вид.
Технологические приемы при монолитном строительстве
В последнее время на стройках стала применяться новая технология — сборно-монолитные плиты перекрытия, при которой, на уложенные с шагом 600 мм железобетонные балки, монтируются пустотелые блоки из керамзитобетона, в дальнейшем заливаемые раствором. Этот метод позволил значительно уменьшить сроки строительства при низкой себестоимости и без использования спецтехники. Высокая прочность такого легкого перекрытия получается благодаря армированию, с последующей заливкой бетоном, минимальная толщина которого составляет 5 см.
В сборных панелях, при необходимости, разрешается вырезать технологические отверстия, не задевая ребер или промежутков между пустотами, иначе несущая способность заметно снизится. В случае, если стандартные изделия не помещаются в проем или надо подготовить место под установку лестницы/люка, можно залить монолитные участки между плитами и усилить их арматурой. Благодаря этому, удастся закрыть небольшие площадки, избежать потребности резать целую панель, уменьшить стоимость перекрытия.
При возведении многоэтажных сооружений или частных домов из пористых материалов, применяется специальная конструкция, изготовленная путем заливки бетона в установленную по периметру опалубку. Этот монолитный пояс под плиты придает жесткость стенам за счет вмонтированной арматуры. Он выполняет сразу несколько задач: распределяет нагрузку по контуру строения, подготавливает ровную поверхность для укладки панелей, при появлении трещин усиливает перекрытие.
Расчет прочности
Технология монолитного строительства не ограничивает размеры плиты. Но без определения нагрузок, действующих на перекрытие, невозможно сделать его прочностной расчет. Исходными данными для этого будут:
- геометрические размеры — длина, высота, толщина, предварительно вычисленные по габаритам проема;
- марка используемого бетона;
- класс арматуры для усиления конструкции.
Далее необходимо определить значения статических и динамических нагрузок, действующих на перекрытие. Следует рассмотреть как постоянные величины (вес стяжки, напольных покрытий, перегородок и самой плиты), так и временные (мебель, станки, люди). К тому же, при расчете прочности учитываются условия эксплуатации (климат, сейсмологическая обстановка), с поправкой на коэффициент надежности. Все данные приведены в справочниках и выбираются для конкретной ситуации.
Перекрытие, с точки зрения строительной механики, можно представить как балку с жестким или шарнирным защемлением. В первом приближении рассчитывается распределенная нагрузка, путем деления суммарно действующих сил на площадь плиты, а также максимальный изгибающий момент.
Армирование конструкции
Для упрочнения перекрытий используются металлические пруты, тросы, проволока. Полученные при расчете данные позволят подобрать диаметр и количество арматуры на 1 м2, способное выдержать действующие на нее нагрузки. Стальные стержни класса А3 выкладываются в опалубку, скрепляясь в местах пересечения. Армирование проводится прутами от 8 до 14 мм в один или два слоя, с дополнительным усилением по краям.
Если в плите обнаружены трещины больше 0,3 мм, ее несущая способность значительно уменьшается. Желательно такую панель применять в неответственных местах, а при наличии косых или продольных повреждений лучше заменить на новую. Если появились трещины в уже установленном перекрытии, его нужно усилить армированием и дополнительной стяжкой.
Расходы
Предложения изготовителей плит:
По материалам сайта: http://rocky-stone.ru
fix-builder.ru