Проектирование жилых и общественных зданий с монолитными и сборно-монолитными конструкциями. Савченко Ф.М., Семенова Э.Е

81

60 мм с петлевыми выпусками арматуры, выполняющей роль несъемной опалубки. Второй элемент - это верхний монолитный бетонный слой толщиной

100-120 мм.

Рис. 4.5. Сборно-монолитное перекрытие:

а – установка сборных тонких железобетонных «скорлуп», выполняющих роль несъемной опалубки; б – замоноличивание плиты; в - схема раскладки «скорлуп» и верхних арматурных сеток; г – узлы по сечению 1-1; 1 – монолитная стена; 2 – «скорлупа»; 3 – монолитная часть; 4 – телескопическая стойка; 5 – опорный брус; 6 – нижняя арматурная сетка; 7 – верхняя арматурная сетка; 8 – каркас «скорлупы»; 9 – арматурная сетка на стыке «скорлуп»

Сборно-монолитные перекрытия с использованием плит (рис.4.6). Такого типа перекрытия имеют множество вариантов решений. В мировой практике применяют плиты с выпусками арматуры в виде петель, фермочек, а также ребристые плиты (рис. 4.6, а, б, г). В Германии разработаны и применяются железобетонные преднапряженные плиты опалубки для изготовления перекрытий длиной до 6 м, шириной 0,6 м и толщиной 140 мм (рис. 4.6, д).

82

Продольные боковые кромки плит скошены. Профилированная ребристая поверхность кромок обеспечивает надежное их сцепление с бетоном замоноличивания. Поверх плит и в швах между ними устанавливается продольная рабочая арматура диаметром стержней 10-12 мм, а также конструктивная арматура. После установки арматуры перекрытие замоноличивается до толщины слоя

190 мм.

Сборно-монолитные перекрытия с балочными железобетонными эле-

ментами. Этот тип перекрытий в отечественной практике строительства практически не применяется. В зарубежной практике они нашли достаточно широкое распространение, в частности, в различных системах часторебристых перекрытий (рис. 4.7).

Рис. 4.6. Сборно-монолитные перекрытия с применением плит:

а – плоских с петлевыми выпусками арматуры; б – плоских с выступами в виде фермочек; в – плоских с торцевыми выпусками преднапряженной арматуры; г – варианты ребристых; д - преднапряженных с профилированными кромками; е – пустотных блоков-плит;

1 – плита с петлевыми выпусками арматуры; 2 – плита с выпусками арматуры в виде фермочек; 3 – плита с выпусками преднапряженной арматуры; 4 – ребристая плита; 5 – узкая плита с профилированными кромками; 6 – пустотный блок-плита;

7 – стена или балка; 8 – монолитно-бетонная стена; 9 – арматурный выпуск из плиты; 10 – арматурный выпуск из стены; 11 – арматурный каркас; 12 - арматурная сетка; 13 – бетон замоноличивания; 14 – временная поддерживающая стойка

Такие перекрытия включают в себя железобетонные прогоны-балки, бетонные пустотные блоки или ребристые плиты, которые размещаются между балками и являются элементами заполнения. Рабочая арматура балок обычно выполняется в виде фермочек треугольного сечения из высокопрочной стали с

83

выпусками их верхней части. В зависимости от нагрузки на перекрытие высота фермочек принимается от 70 до 200 мм при диаметре стержней 5-10 мм. После установки блоков заполнения высотой до 300 мм производится укладка арматурных сеток и слоя монолитного бетона.

Рис. 4.7. Сборно-монолитные перекрытия с применением балок:

а – таврового сечения; б – пустотных; в, д – с верхними выпусками арматуры; 1 – балка Т-образная; 2 – пустотная балка с полками понизу; 3 – балка-брус с верхними выпусками арматуры; 4 – плита заполнения; 5 – пустотный блок заполнения; 6 – ребристая плита;

7 – арматурная сетка; 8 – бетон замоноличивания

Опалубочные элементы сборно-монолитных перекрытий опирают на стены, балки, ригели железобетонных и стальных каркасов. При монолитнобетонных стенах для установки и временной поддержки опалубочных плит перекрытий используется инвентарное оборудование (см. рис. 4.5, а; 4.6, в).

4.3. Сборные перекрытия

Сборные перекрытия монтируют из типовых изделий, применяемых в массовом строительстве. К ним относятся панели сплошного сечения или многопустотные настилы со специальной модификацией торцов. Модификация заключается в увеличении скосов торцов, большем раскрытии торцов настилов в зонах пустот и в дополнительных арматурных выпусках для устройства сварных или петлевых связей между элементами (рис. 4.8).

4.4. Сталебетонные и сталежелезобетонные перекрытия

Сталебетонные перекрытия. Перекрытия, в которых силовая работа воспринимается стальными листами, выполняющими одновременно роль несъемной опалубки, и бетоном, называются сталебетонными.

84

Рис. 4.8. Сборное перекрытие из железобетонных плит:

а – монтажный план плит перекрытия; б – узлы и сечения; А – деталь опирания многопустотного настила перекрытия на монолитную наружную стену; Б – то же, на внутреннюю стену; В – деталь опирания плит перекрытия сплошного сечения со сварными связями на внутреннюю монолитную стену; Г – то же, с замоноличиваемыми петлевыми связями; П – плита перекрытия; ПЛ – плита лоджии; ЛП –лестничная площадка; ЛМ – лестничный марш;

1 – монолитный слой наружной стены; 2 – утепляющая сборная скорлупа; 3 – плита перекрытия; 4 – анкер; 6 – монолитная внутренняя стена; 7 – арматурный каркас;

8 – цементный раствор; 9 – уровень бетонирования; 10 – сварная связь; 11 – петлевой выпуск; 12 – арматурный каркас

Сталежелезобетонные перекрытия. Перекрытия, в которых кроме ука-

занных ранее элементов имеется дополнительное армирование в виде стержней, каркасов, профилей, называются сталежелезобетонными.

Сталебетонные и сталежелезобетонные перекрытия в зависимости от типа здания устраивают по разным конструкциям. Это могут быть монолитные и

85

сборные железобетонные, сталебетонные и бетонные прогоны, стальные фермы или монолитные и кирпичные стены пролетом плит, в основном, до 6 м.

Преимущества рассматриваемых перекрытий следующие:

-быстрый монтаж;

-незначительный вес;

-отсутствие необходимости в опалубке для бетона;

-упрощенное устройство отверстий и проемов в перекрытиях;

-возможность ходить по перекрытиям сразу после монтажа.

Основным недостатком сталебетонных перекрытий является необходимость особой огнезащиты снизу выполняющих функции арматуры стальных листов. В средах с различной степенью агрессивного воздействия материалы разделяются по признаку коррозийной стойкости. Монолитные плиты перекрытий, армированные стальными листами, относятся к конструкциям удовлетворительной стойкости.

Типы стальной опалубки-арматуры (рис. 4.9). В качестве несъемной опа-

лубки и одновременно арматуры используются следующие элементы:

-отдельные листовые профили различных сечений;

-профилированные листы (профнастилы) преимущественно с трапециевидными гофрами;

-составные стальные элементы из профилированных и плоских листов;

-плоская листовая сталь.

Рис. 4.9. Типы стальных профилированных изделий для опалубки и армирования сталебетонных перекрытий: а – профиль «ванный»; б – профиль «шляпный»; в – профнастил Н60-845; г – профнастил Н75-750; д – профнастил Н114-600; е – объемный элемент из профилированного и плоского листов; ж – объемный элемент из двух профилированных листов

86

Промышленностью выпускается широкий ассортимент строительных гофрированных профилей, ширина которых обычно составляет 60-90 см, длина

– до 12-15 м. Высота гофра составляет 35-114 мм и более.

Профили по ГОСТ 24045-94 изготавливают из рулонной оцинкованной горячим способом стали Ст3кп толщиной 0,7-1,2 мм. Современные типы настилов имеют тенденцию к усложнению формы гофра и к использованию разного рода выштамповок для повышения механического сцепления с бетоном.

Применение составных объемных стальных элементов в виде профилированного листа с плоским листом снизу дает определенные преимущества. В этом случае повышается несущая способность; образуются каналы, которые можно использовать для прокладки инженерных коммуникаций, например, кабелей. Из профилей, соединенных друг с другом сваркой, можно получить перекрытие высокой несущей способности (рис. 4.9, ж).

Сталебетонные перекрытия работают как горизонтальные диафрагмы жесткости в том случае, когда листы настила прочно соединены друг с другом и с прогонами или стенами.

Гофрированные профили, образующие настил, соединяются между собой вдоль гофров следующими способами:

-наружными кромками крайних гофров по типу V-образного замка;

-наружными кромками без вложения крайних гофров с фальцеванием в обе стороны разрезанных кромок;

-комбинированными заклепками из стали и алюминия; соединение осуществляется ручным пистолетом или клещами методом односторонней клепки

спредварительным высверливанием отверстий диаметром 5 мм;

-контактно-точечной сваркой в процессе укрупнительной сборки настила

на конвейере сварочными машинами.

Бетон применяется как обычный тяжелый плотностью 2400 кг/м3, так и легкий – плотных и поризованных структур.

Часто решающим фактором при определении толщины бетонной плиты является не ее прочность, а требования по звуко- и огнезащите. При действии огня сверху предел огнестойкости перекрытия, равный 90 мин, достигается при бетонном слое толщиной 50 мм, при действии огня снизу – при слое вермикулитовой, перлитовой или асбестовой штукатурки толщиной 25 мм. При действии огня снизу предел огнестойкости перекрытия, равный 180 мин, достигается при облицовке вермикулитовыми плитами толщиной 30 мм.

В гражданских зданиях, как правило, сталебетонные перекрытия сооружают с подвесными потолками, выполняющими огнезащитные, звукоизолирующие и эстетические функции.

Гофрированный профиль, уложенный по балкам, фермам или стенам в виде сплошного настила, прикрепленного к ним, является опалубкой, в которую укладывается бетонная смесь. После набора бетоном прочности профиль становится арматурой нижней части сечения сталебетонной плиты. В зависи-

87

мости от типа здания, где применяются сталебетонные перекрытия, конструкции имеют свои особенности.

В каркасных зданиях из железобетона и сталебетона перекрытия укладывают по прогонам, которые бывают трех типов (рис. 4.10).

Рис. 4.10. Приемы обеспечения анкеровки в перекрытиях железобетонных каркасных зданий: а – анкеровка плиты в сталебетонном прогоне; б – анкеровка в железобетонном прогоне; в – анкеровка в сталежелезобетонном прогоне; 1 – настил; 2 – стальной прокатный уголок; 3 – стальная опалубка прогона; 4 – стержни вертикального армирования прогона; 5 – электрозаклепка; 6 – трубчатый анкер; 7 – бетон; 8 – железобетонный прогон;

9 – выпуски вертикальной арматуры; 10 – овальное отверстие в нижней полке настила; 11 – отгибы; 12 – сталежелезобетонный прогон; 13 – отгибы из полосовой стали

Первый тип - это прогоны монолитные (рис. 4.10, а). Они выполняются в стальной опалубке коробчатого профиля, которая служит арматурой прогона и опорой для гофрированных профилей при монтаже. К нижнему горизонтально-

88

му листу прогона по расчету приваривают один или два ряда вертикальных стержней из арматурной стали А-III. Стержни выступают за верхнюю грань боковых стенок. Высота выступающего стержня необходима для анкеровки плиты в конструкции перекрытия.

Второй тип - это сборные железобетонные прогоны (рис. 4.10, б). Они выполняются по расчету с двумя или одним рядом выпусков арматуры для анкеровки плиты.

Третий тип - это сборные сталебетонные прогоны (рис. 4.10, в). Они устраиваются с внешним полосовым одинарным или двойным армированием. Настил крепится к верхнему листу прогона электрозаклепками через отгибы полосовой стали.

При устройстве плит по железобетонным и сталебетонным прогонам для пролетов 6-9 м применяют настилы высотой не менее 114 мм. При этом в пролетах 3 м устраиваются инвентарные промежуточные опоры из условия прочности и деформативности настила при действии веса свежеуложенной бетонной смеси. Для пролетов 6 м могут быть применены настилы высотой 60-75 мм также с устройством инвентарных промежуточных опор.

В каркасных зданиях из стали сталебетонные перекрытия опирают на элементы балочной клетки, состоящей из главных и второстепенных балок, или на стальные фермы (рис. 4.11). Пролеты настила плит обычно принимают 2,4-3,0 м. В этом случае используют профилированные листы высотой 60-75 мм. Суммарная толщина плиты не превышает 160 мм.

Рис. 4.11. Стальные каркасные здания и приемы анкеровки в перекрытиях: а – при одном уровне главных и второстепенных балок; б – при разном уровне; в – при решетчатых фер- мах-прогонах; 1 – главная балка (ригель каркаса); 2 – второстепенная балка; 3 – стальной профилированный лист (настил); 4 – трубчатый анкер; 5 – бетон; 6 – стальной лист; 7 – верхний пояс фермы перекрытия; 8 – верхний пояс прогона; 9 – раскос фермы; 10 – отгибы листа, образуемые при устройстве отверстий

89

В зданиях из монолитного бетона и кирпича сталебетонные плиты перекрытий опираются на стены с последующим замоноличиванием опорной части (рис. 4.12). В качестве опоры используют стальной уголок, к которому приваривают профнастил с установкой анкеров.

Рис. 4.12. Кирпичные или монолитнобетонные стены и анкеровка плиты перекрытия: а – вертикальное сечение по стене с перекрытиями; б – вид А-А; 1 – стена; 2 – настил; 3 – стальной уголок; 4 – трубчатый анкер; 5 – стержневое армирование приопорных зон; 6 – монолитный железобетонный участок; 7 – бетон плиты

Анкеровка плиты в балках, прогонах, стальных фермах и стенах с целью обеспечения работы плиты осуществляется в следующих вариантах:

-выпусками вертикальных стержней из арматурных каркасов прогонов с последующим их замоноличиванием в плите (см. рис. 4.10; поз. 4; 9);

-вертикальными сплошными или трубчатыми акерами диаметром 18-30 мм, привариваемыми к верхним полкам стальных балок или ферм с проплавлением настила (см. рис. 4.10-4.12);

-раскосами решетки ферм, пропускаемыми сквозь профилированные листы в толщу плиты, с последующим их замоноличиванием (см. рис. 4.11, в).

Вовлечение в работу опорных элементов монолитных сталебетонных плит, балок, ферм повышает жесткость, а также несущую способность перекрытий в 1,2-1,5 раза.

Первоначально при расчете сталежелезобетонных перекрытий в качестве несущей части учитывался только железобетон, а настил в этом случае выполнял функцию только оставляемой опалубки. В другом случае в расчет принималась только несущая способность настила, а бетон рассматривался как средство его стабилизации и обеспечения равномерного распределения нагрузок. Как показали исследования, настил и бетон могут работать совместно в той мере, в какой обеспечивается их сцепление.

Сцепление листовой гофрированной арматуры-опалубки с бетоном, без которого немыслима работа плиты перекрытия как сталебетонной конструкции, выполняется разными способами:

-штамповкой рифленой поверхности профиля (рис. 4.13, а);

90

-элементами круглого или фасонного профиля, приваренными к настилу

внаправлении поперек гофров контактной точечной сваркой с небольшим (100-

120) шагом (рис. 4.13, б);

-элементами из стальных гофрированных лент, приваренными к нижним или верхним полкам профилированных листов;

-с использованием специальной формы гофра (рис. 4.13, в).

Рис. 4.13. Способы сцепления стальных профилей с бетоном:

а – штамповка на гранях листов; б – приварка арматурных стержней; в – использование формы гофра

Виды дополнительного армирования (рис. 4.14). В растянутой зоне по-

средине пролета и над опорами может устанавливаться продольная стержневая арматура для восприятия как положительного, так и отрицательного моментов. Продольная арматура выполняется еще в виде вертикальных плоских каркасов, пространственных каркасов, устанавливаемых в гофры, или гнутых стальных профилей в форме швеллера с загнутыми полками. Таким образом, полученные сталежелезобетонные плиты при пролетах 5 м и прогибе, не превышающем 1/500 пролета, могут нести нагрузку 10 кН/м2 и более.

Рис. 4.14. Варианты армирования сталежелезобетонных перекрытий:

а – отдельными арматурными стержнями по низу ребер; б – плоскими арматурными каркасами; в - пространственными каркасами; г – гнутыми стальными профилями

Монолитные плиты, армированные профилированными настилами, применяют для пролетов 1,5-6,0 (9,0) м и эксплуатационных нагрузок 2-15 кН/м2. Полная высота поперечного сечения плит принимается от 10 до 18 (36) см или 1/22 для однопролетных, 1/27 – для крайних и 1/32 – для средних пролетов многопролетных плит. Такое соотношение высоты плиты и пролета обусловлено