Дерев’яні і металеві перекриття завжди збираються на спеціальних опорах. Останні при цьому називаються балками. Бетонні перекриття можуть укладатися в прольотах коробки будівлі без використання таких підтримуючих елементів. Адже плити цього типу самі по собі відрізняються підвищеною міцністю і чудовою несучою здатністю.
Трохи історії
Вперше безбалочні перекриття були використані при будівництві будівлі в 1902 р. у США інженером Орлано Норкорсом. У Росії такі конструкції також застосовувалися ще в початку минулого століття. Перший такий будинок у нас в країні був побудований в Москві в 1908 р. Це було чотириповерхова будівля складу молочних продуктів. Будувалося воно під керівництвом інженера А. Ф. Лопейта. Особливістю будівель цього типу було те, що колони в них мали розширений верх. Таким чином збільшувалася площа дотику опор і плит і підвищувалася надійність монтажу. Тому на початку століття перекриття цього типу називали «грибоподібними».
Де використовуються
Облаштовуватися такі перекриття можуть у будівлях будь-якого типу. Дуже часто безбалочні конструкції можна бачити, наприклад, в житлових міських плитних багатоповерхівках. Також у багатьох випадках саме таким чином роблять перекриття у виробничих цехах, на складах, гаражах тощо
Особливо часто такі конструкції облаштовують на підприємствах харчової промисловості. Це можуть бути, наприклад, молокозаводи, цехи з виробництва напівфабрикатів тощо, тобто найчастіше безбалочні перекриття монтують там, де є підвищені вимоги до гігієни.
У приватному будівництві міжповерхові конструкції цього типу застосовуються досить рідко. Але іноді і заміські житлові будинки будують саме таким чином.
Основні різновиди
У будівництві розрізняють всього три типи подібних перекриттів:
- збірні;
- монолітні;
- збірно-монолітні.
Перша різновид конструкцій складається з двох частин: плити, розташованої над колоною, і капітелі. Конфігурацію безбалочні збірні перекриття мають відносно нескладну. Плита в даному випадку спирається на спеціальні полиці, облаштовані над колоною. Останні, в свою чергу, при цьому тримаються на капітелі і з’єднані між собою зварюванням.
Монолітні та збірно-монолітні конструкції
Другий тип безбалкове перекриття — монолітні. Вони використовуються там, де необхідні гладкі стелі. Наприклад, дуже широко вони застосовуються в підземних переходах метро. Являють собою такі перекриття плоскі нерозривні плити, опорами яким служать колони. Останні в даному випадку також мають капітелі.
Особливістю збірно-монолітних безбалкове перекриттів є те, що їх проектують з квадратною або прямокутною сіткою колон. Найчастіше при цьому опори встановлюють за схемою 6х6 м. Укладають такі перекриття по збірним, пролетным і надколонным панелям.
Безкапительные перекриття
Така різновид конструкцій у будівельників є також досить популярною. В даному випадку елементи перекриття спираються безпосередньо на пілони колони каркасу. Плити в таких конструкціях найчастіше мають постійну товщину.
Такі перекриття при будівництві будівель почали використовуватися в 1940 р. Особливістю безбалкове конструкцій цього типу є зменшена площа опирання плит на колони. Для сприйняття перерізуючих сил в даному випадку додатково використовується методика поперечного армування безбалкове перекриттів. Сталеві прути значно збільшують міцність плит в районі примикання їх до опор.
Також при проектуванні будівель цього типу можуть передбачатися колони великого діаметру. При використанні таких елементів збільшується площа зіткнення опор і плит. А отже, навантаження не можуть зруйнувати перекриття в районі колон.
Види каркасів
Будуватися будівлі з безбалочными перекриттями можуть за різними технологіями. Каркаси таких будинків бувають:
- рамними;
- в’язевих;
- рамно-в’язевих.
У системах першого різновиду основні несучі функції по перекриттях виконують колони та ригелі, змонтовані в двох напрямках. Елементи каркаса в таких будівлях являють собою жорсткі рами. Останні сприймають усі навантаження, що діють на споруду – як вертикальні, так і горизонтальні.
У связевых каркасах основні навантаження припадають на системи колон і діафрагм, звані також пілонами. Роль самих перекриттів в таких будівлях сильно зростає. Крім власне вертикальних навантажень, ці конструкції в даному випадку сприймають і горизонтальні, після чого передають їх диафрагмам.
Об’єднані рамно-связевые каркаси використовуються зазвичай в несучих конструкціях із сталі і монолітного залізобетону. В даному випадку системи діафрагм сприймають 85-90% горизонтальних навантажень. При цьому при невеликому посиленні вони можуть витримувати їх повністю, на всі 100%.
Переваги
Порівняно із звичайними, безбалочні перекриття мають ряд безумовних плюсів. До достоїнств таких конструкцій відносять у першу чергу:
- низьку трудомісткість оздоблювальних робіт;
- зменшення висоти і кубатури будівлі;
- поліпшення санітарних умов.
Обробляти гладкі безбалочні перекриття набагато простіше, ніж звичайні. У даному випадку навіть не потрібно виконувати підшивку стелі. Все, що потрібно для обробки такого перекриття — оштукатурювання поверхні і подальше фарбування. При цьому обидві ці операції займуть дуже багато часу.
Товщину безбалочні залізобетонні перекриття зазвичай мають меншу, ніж традиційні. Відповідно, при тій же кубатурою будівля буде більш низьким.
Які ще плюси є
Доглядати за поверхнею безбалкове перекриттів набагато легше. Адже в даному випадку конструкція стелі або підлоги не має щілин, куди могли б забитися сміття або пил. Відповідно, в таких перекриттях не заводяться різного роду хвороботворні мікроорганізми. Саме тому конструкції такого типу прийнято облаштовувати в харчових цехах або, наприклад, у лікарнях.
Які є недоліки
Мінуси у таких перекриттів, звичайно ж, також є. Основним недоліком конструкцій цього типу, в порівняння з балочними, є велика вага. Опори під перекриття цього типу доводиться встановлювати максимально міцні.
Також мінусом безбалкове конструкцій вважається обмежена ширина прольотів. Занадто велика відстань між опорами під плити таких перекриттів бути не повинно. Залізобетон — матеріал дуже міцний. Але при значній площі і серйозної навантаженні така плита почне все ж прогинатися і може навіть зруйнуватися.
Економічно доцільним вважається лише облаштування безбалкове перекриттів в прольотах шириною не більше 5х6 метрів при навантаженні 5 кН/м2. У цьому випадку конструкції зазвичай виходять досить надійними.
Проектування безбалкове перекриттів – процедура досить складна і дуже відповідальна. Виконати таку роботу може тільки досвідчений висококваліфікований інженер. Складнощі у складанні креслень, звичайно ж, також можна віднести до мінусів подібних конструкцій.
Особливості розрахунку безбалочного перекриття
Проектувати перекриття цього типу, таким чином, слід максимально ретельно. У звичайних конструкціях цього типу навантаження приймають безліч коротких лад. Плити мають велику площу, а тому можуть прогинатися сильніше.
Як же роблять розрахунок безбалкове перекриттів? Як вже згадувалося, найбільш широко в будівництві поширені подібні конструкції, монтовані над прольотами до 5-6 м. Якщо відстані між опорами більше, у проектувальників зазвичай виникають складності із забезпеченням міцності плит на продавлювання.
Руйнуватися подібним чином перекриття починає навколо колони. Бетон в цьому місці втрачає цілісність, що може призвести до миттєвого обвалення плити. Підвищити міцність конструкції на продавлювання можна кількома способами:
- шляхом збільшення робочої товщини плити;
- допомогою збільшення площі опирання;
- шляхом установки поперечної арматури.
Самих методів розрахунку безбалкове перекриттів монолітних, збірних або збірно-монолітних існує кілька. Наприклад, у будівництві часто використовується технологія обчислення сумарного згинального моменту.
Також проектування безбалкове монолітних перекриттів може проводитися із застосуванням і більш точних і сучасних технологій. Наприклад, одна з таких методик називається оцінкою моментів.
Стара технологія
Ця методика для виконання розрахунку при влаштуванні безбалкове перекриттів в наш час використовується досить часто. У даному випадку насамперед інженери беруть за основу те, що сили на капітелях розподілені по трикутнику. За розрахунковий проліт панелі при цьому приймають відстань між центрами ваги останніх. Загальний сумарний згинальний момент в цьому випадку може бути розрахований по наступній формулі:
- M = 1/8 WL(1-2c/3L)(1-2c/3L).
Тут W – повна навантаження на клітинку безбалочной плити перекриття, L – відстань між колонами, c – розміри капітелей.
Ця формула була виведена Дж. Никольсом в 1914 р. Вже в 1917 р. вона була прийнята як одна з будівельних норм ACI. Використовується ця формула для розрахунку перекриттів з капітальними колонами.
Оцінка моментів
Ця дещо більш сучасна методика була розроблена на основі як експериментів і теоретичних даних. У нас в країні її вдосконаленням в 30-ті роки минулого століття займалися в. І. Мурашов і А. А. Гвоздьов.
Для квадратної панелі формула в даному випадку використовується така:
- M0=1/8 WL(1-2c/3L)(1-2c/3L).
Щоб визначити моменти в розрахункових перерізах і при конструюванні арматури, перекриття при використанні такої методики ділять на прогонові і надколонные смуги в плані. Причому роблять це таким чином, щоб ширина кожної такої частини була рівна половині відстані між осями колон у всіх напрямках.
У кожній такій смузі в процесі експлуатації будівлі виникають негативні і позитивні моменти. При цьому в надколонных елементах вони зазвичай більше, ніж у прогонових. По ширині смуг моменти визначаються за кривим. Однак на практиці використовуються ступеневу їх вимірювання. При цьому по ширині смуг моменти приймають постійними.
При різного роду пластичних деформаціях може відбуватися в тому числі і перерозподіл M. Тому величини моментів у чотирьох розрахункових перетинах плит визначають так, щоб їх сума в кінцевому рахунку була дорівнює балочному M0.
Особливості монтажу плит
Технологія складання безбалкове перекриттів залежить в першу чергу від їх різновиди. При використанні залізобетонних плит методика будівництва виглядає наступним чином:
- виготовлення плит на підприємстві;
- навантаження їх на автотранспорт і доставка до місця будівництва об’єкта;
- вивантаження плит автокраном на місці будівництва;
- монтаж плит на колони та стіни будівлі автокраном.
Вважається, що довжина залізобетонних плит не може перевищувати 9 м.
Монтаж монолітного перекриття
Такі конструкції заливають в попередньо зібраної дерев’яній опалубці. Дно такої форми також роблять дощатим. Знизу його підпирають спеціальними телескопічними опорами. Після цього виробляють заливку наступним чином:
- встановлюють арматуру на спеціальні грибки-підставки;
- заливають в опалубку бетонну суміш.
Будівельний розчин готують на підприємствах з точним дотриманням усіх належних технологій в плані пропорцій і однорідності. Подають його в опалубки за допомогою шланга з автоцистерни.
Форму з залитого таким чином перекриття знімають приблизно через 2 тижні. Все це час плиту щодня поливають водою зі шланга для того, щоб запобігти появі поверхневих тріщин. До подальшого будівництва будівлі приступають не раніше, ніж через два тижні. Для того щоб бетон набрав достатню міцність, потрібно не менше місяця.
