Перекрытие

Перекры́тие — горизонтальная внутренняя несущая и ограждающая конструкция в здании, разделяющая его по высоте на этажи[1].

Содержание


История

Из трёх основных конструктивных элементов зданий и помещений (пол, стены, потолок) два (пол и потолок), как правило, представляют собой перекрытия. Поэтому неудивительно, что эти элементы строительных конструкций имеют многовековую историю и их появление относится к началам строительства вообще.

Основные характеристики перекрытий

В зависимости от назначения строительного объекта архитекторы, конструкторы и рядовые застройщики предъявляют к перекрытиям самые различные требования, включая, например, эстетические и даже психологические, но наиболее часто в качестве основных показателей работоспособности перекрытий используются пять основных характеристик: несущая способность (прочность), огнестойкость, сейсмостойкость, теплоизоляция и звукоизоляция

Классификация перекрытий

В основу классификации перекрытий могут быть положены самые различные классифицирующие признаки. Чаше всего перекрытия делят по назначению (междуэтажные, чердачные, подвальные) или материалу, из которого выполнены несущие конструкции перекрытия: деревянные, каменные, кирпичные, железобетонные, металлические, пластиковые, комбинированные. Последняя классификация наиболее распространена.

Классификация по материалу

Деревянные перекрытия

Каменные перекрытия

Кирпичные перекрытия

Железобетонные перекрытия

Железобетонные перекрытия являются в настоящее время самым распространённым видом перекрытия. Обусловлено это в первую очередь повсеместным использованием бетонных конструкций в строительстве. Чаще всего строительная наука делит железобетонные перекрытия на три основных вида: монолитные, сборно-монолитные и сборные.

Монолитные перекрытия

Сборно-монолитные перекрытия (СМП)

Сборно-монолитными называются ребристые железобетонные перекрытия, несъёмная опалубка которых собирается из отдельных сборных элементов (балок несъёмной опалубки, блоков, плит, ящиков и пр.) непосредственно на строительной площадке. Сборные элементы несъёмной опалубки и другие составляющие перекрытия (арматурные каркасы перекрытия. закладные элементы и пр.) скрепляются между собой в результате бетонирования несъёмной опалубки монолитным бетоном. Арматурный каркас СМП может входить в состав балок несъёмной опалубки или монтироваться в перекрытие отдельно перед бетонированием.

Часто в одном контексте с термином "сборно-монолитные" используется термин «часторебристые». Точное происхождение этого термина до сих пор не установлено. Не ясно, в какой момент ребристые перекрытия становятся часторебристыми. Но важно понять, что часторебристые перекрытия — это конструктивная, а сборно-монолитные - технологическая особенности перекрытий. Часторебристая конструкция возможна во всех трёх видах железобетонных перекрытий — сборных, монолитных, сборно-монолитных. Переход от монолитных к сборно-монолитным конструкциям перекрытий обусловлен в первую очередь необходимостью снижения собственного веса перекрытий. Как отмечалось выше, при пролётах более 6 м толщина монолитного перекрытия достигает 200 мм даже при нагрузках, возникающих в обычных жилых домах. Собственный вес квадратного метра такой монолитной плиты равен примерно 500 кг. Если и дальше увеличивать перекрываемые пролёты, монолитное перекрытие не сможет нести ничего, кроме собственного веса, а при пролётах порядка 9 м монолитное перекрытие может обрушиться даже под действием собственного веса. Сборно-монолитные технологии позволяют получить непосредственно на строительной площадке монолитную ребристую плиту с высокой несущей способностью, собственный вес которой при прочих равных условиях в 1,5-2 раза ниже собственного веса монолитного перекрытия. В результате расход бетона на квадратный метр готового перекрытия сокращается на 30-40 %, расход арматуры - на 40-50 %.Значительно снижаются нагрузки на стены и фундамент дома и, как следствие, его стоимость.

Конструктивно все сборно-монолитные перекрытия делятся на две отдельные самостоятельные большие группы (см. классификацию): перекрытия с рёбрами в одном направлении (однонаправленные СМП), перекрытия с рёбрами в двух направлениях (двунаправленные СМП или кессонные перекрытия).

Сборно-монолитные перекрытия с рёбрами в одном направлении

Это наиболее распространённая конструкция СМП, занимающая в Европе более 60 % рынка перекрытий. В России практически весь современный рынок СМП сформировался за счёт однонаправленных перекрытий. На рынке в разной степени присутствуют все три их конструктивных варианта: балочные СМП, безбалочные СМП, сборно-монолитные плиты. В составе балочных СМП специалисты выделяют четыре конструктивных элемента: балки несъёмной опалубки, элементы для заполнения межбалочного пространства, арматурная сетка, скрепляющий слой монолитного бетона. Чаще всего в качестве элементов для заполнения межбалочного пространства используются блоки различной толщины и доборные плиты к ним. Плиты позволяют менять толщину СМП без расширения номенклатуры блоков. Сегодня уже трудно назвать строительный материал, который не использовался бы для изготовления блоков перекрытий. Чаще всего блоки производятся из керамзитобетона, пескобетона, газобетона, керамики, пенопласта. Особенно расширилась номенклатура используемых блоков после изобретения в России балок на основе тонкостенного профиля УНИВЕРСАЛ. Важно понимать, что для снижения собственного веса перекрытия и повышения его несущей способности необходимо снижать вес блоков. Именно поэтому, если условия позволяют, в перекрытиях часто используются блоки из материалов низкой плотности: полистиролбетон, пенопласт и пр. По своей сути технология СМП предполагает ручной монтаж блоков. Это налагает серьёзные ограничения на их вес, ограничивая его в пределах 20-25 кг. Тяжёлые блоки из пескобетона, керамзитобетона постепенно вытесняются с рынка более лёгкими и удобными в работе. Для предотвращения попадания бетона в процессе бетонирования в пустоты блоков их производители иногда предлагают и торцевые заглушки к ним. Но чаще всего эта проблема решается непосредственно на строительной площадке за счёт заполнения каналов блоков бетоном или раствором.

Если условия эксплуатации СМП не предъявляют повышенных требований к огнестойкости, звукоизоляции и теплоизоляции перекрытий, блоки в опалубке часто меняют на тонкостенные кассеты чаще всего пластиковые. Кассеты легче блоков и это позволяет повысить несущую способность перекрытия в целом.

В индивидуальных жилых домах теплопотери через цокольные перекрытия, расположенные непосредственно над грунтом, достигают 20 % общих теплопотерь дома. Сборно-монолитные перекрытия могут эти потери значительно снизить, а некоторых случаях (пассивный дом) свести к нулю. Специальная конструкция вкладышей из пенопласта или другого теплоизолирующего материала позволят это сделать без особых трудностей. Важно отметить, что такое серьёзное сокращение теплопотерь достигается практически без дополнительных затрат. Аналогичная конструкция может быть использована и для чердачных перекрытий и для перекрытий эксплуатируемых кровель, где задача снижения тепловых потерь стоит не менее остро.

Особые требования к конструкции элементов для заполнения межбалочного пространства предъявляет решение задачи по перекрытию пролётов 15 и более метров. При таких пролётах толщина перекрытия увеличивается до 600—900 мм, а шаг между балками составляет 600—1200 мм. В настоящее время известно только одно техническое решение, которое позволяет решить задачу достаточно простыми средствами. Речь идёт о потолочных элементах изготовленных из «сломанного» гофролиста.

Балки сборно-монолитных перекрытий

Именно так чаще всего именуется один из основных элементов СМП — балки несъёмной опалубки перекрытия. Балками СМП более правильно называть бетонные рёбра плиты, которая образуется в результате схватывания бетона. Специалисты делят балки СМП на две большие группы: самонесущие балки СМП и балки со свободным арматурным каркасом.

Под «самонесущими» здесь понимаются балки, которые в процессе бетонирования способны без избыточной деформации выдержать вес свежеуложенного бетона. Другими словами несъёмная опалубка с такими балками не требует использования фиксирующей системы. В некоторых случаях (высокие потолки, низкий закрытый цоколь) только использование самонесущей несъёмной опалубки позволяет провести устройство перекрытия. В практике строительства используются два варианта исполнения самонесущих балок: бетонные и стальные. Бетонные балки, как правило, производятся с преднапряженной арматурой, что позволяет увеличить несущую способность и несъёмной опалубки и готового перекрытия. Конструкция балок сильно зависит от величины перекрываемых пролётов. Самые мощные балки позволяют перекрывать пролёты до 8 м. Стальные балки в сборно-монолитных перекрытиях применяются гораздо реже. С их помощью перекрываются пролёты до 6 м.

Балки несъёмной опалубки со свободным арматурным каркасом до последнего времени представляли собой основание в виде бетонного бруска шириной 120—150 мм и толщиной 40-55 мм, в которое на производстве частично забетонирован арматурный каркас, как правило, в виде треугольной решётчатой фермы. За счёт изменения высоты каркаса и диаметра его рабоче арматуры конструкторы меняют несущую способность перекрытий и размеры перекрываемых пролётов. Вес погонного метра балок с бетонным основанием колеблется от 12 до 20 кг. Использование балок с бетонным основанием предполагает применение в комплекте с ними блоков специальной Т- образной формы с заплечиками, с помощью которых блок монтируется на балку. Балки с бетонным основанием используются в практике строительства уже больше века.

За последние пять лет в Росси были разработаны и запатентованы балки в которых основание представляет собой гнутый тонкостенный стальной профиль. В профиле различными способами фиксируется арматурный каркас. Вес балки с профильным основание колеблется от 4 до 7 кг. Некоторые варианты конструкции профильного основания ориентированы на использование не специальных, а обычных стандартных стеновых или перегородочных блоков. Такая возможность значительно расширяет географию применения сборно-монолитных перекрытий. Кроме того с использованием профильных балок для специалистов открылись совершенно новые возможности. Например, профильные балки легко стыковать между собой под углом, в основание профильных балок можно монтировать арматуру большого диаметра. Это позволило выполнять в перекрытиях проёмы любой формы, перекрывать пролёты до 12, а в некоторых случаях до 16 м.

Сборно-монолитные перекрытия с рёбрами в двух направлениях

Рёбра однонаправленных перекрытий в большинстве случаев опираются (передают нагрузки и воздействия) на две стены. Перекрываемый пролёт, от величины которого во многом зависят усилия, возникающие в конструкции перекрытия, определяется расстоянием между стенами. Под стенами здесь понимаются не только собственно стены, но и другие конструктивные элементы (ригели, прогоны и пр.), которые воспринимают нагрузки от перекрытий. Ясно, что нагрузка на отдельную стену уменьшится, если перекрытие будет опираться на на две, а, например, на четыре стены. Расчёты показывают, что в этом случае существенно улучшаются и характеристики самого перекрытия: уменьшается его толщина, снижается степень армирования и собственный вес перекрытия.

Сборно-монолитные перекрытия в СССР: прерванный полёт

Первые упоминания о сборно-монолитных перекрытиях в Европе датированы 1905—1906 гг. При этом рассматривалось[1] «Пустотелое перекрытие с лёгким заполнением», в котором «пустоты образуются деревянными ящиками или тростниковыми коробками». Спустя непродолжительное время деревянные ящики были замены в перекрытиях обожжёнными пустотелыми кирпичами или бетонными пустотелыми блоками. В 1925 году в Вене вышло пятое издание учебника[1], которое к 1931 году в СССР было переведено и дважды издано. В 1933—1935 гг. сборно-монолитные перекрытия с деревянными ящиками были использованы[4] на строительстве Красного театра в Ленинграде. Применение облегчённых перекрытий здесь теоретически было подкреплено известным отечественным учебником[3]. В другом известном учебнике профессора К. В. Сахновского, изданном в 1939 году[4], впервые упомянуты кессонные перекрытия с лёгкими камнями и приведён «Расчёт часторебристых перекрытий» в том числе кессонных. В 33 параграфе этого учебника присутствует характерный абзац: «За границей этого рода перекрытия нашли широкое применение, особенно для жилых домов, школ, больниц, конторских и общественных зданий, то есть там, где не имеется больших сосредоточенных или подвижных грузов. У нас эти перекрытия только начинают распространяться». Учебник переиздавался девять раз. Фраза, похожая на эту, появлялась в каждом новом издании. Последний раз К. В. Сахновский упоминает о сборно-монолитных перекрытиях в восьмом издании учебника[5], которое вышло в 1959 году. Он пишет: «Сборно-монолитные часторебристые перекрытия подобного типа (только с фермочками из круглой арматурной стали) до недавнего времени находили применение и у нас (в Ленинграде и на Юге); на смену им пришли сборные перекрытия». Однозначно можно утверждать следующее: отечественные архитекторы и строители с этого момента забыли о существовании прогрессивной технологии почти на полвека. Более двадцати пяти лет сборно-монолитные перекрытия в СССР распространялись…, но так и не распространились. Индустриальное промышленное производство пустотных плит вытеснило сборно-монолитные перекрытия. Пустотные плиты на длительное время стали законодателями моды, классикой российского строительства. Архитекторы вынуждены были под плиты адаптировать, а часто и подгонять свои проекты.

Сборно-монолитные перекрытия в России: повторный старт

В зависимости от расположения несущих элементов перекрытия, которые именуются, как правило, рёбрами, специалисты выделяют два основных типа сборно-монолитных перекрытий: с рёбрами жёсткости в одном и в двух направлениях.

  • балочно-каркасные
  • плитно-каркасные
  • балочные самонесущие
  • безбалочные блочные

Плоские безбалочные перекрытиями

В последнее время в России, под предлогом простоты в изготовлении обосновывается необходимость монолитных железобетонных каркасов с плоскими безбалочными перекрытиями[2][3](в этом случае нагрузка от навесной системы передаётся прямо на перекрытие или наружные несущие стены и пилоны). Повышенный расход материалов на таких перекрытиях не принимают во внимание за счет, простоты опалубки и быстроты возведения, забывая при этом, что наиболее примечательные многоэтажные здания, в т. ч. в Москва-сити были балочного типа. Схема с главными, второстепенными балками и перекрытием, получившая развитие в теории и практике железобетона в советский период не исчерпала своих возможностей.

Металлические перекрытия

Пластиковые, композитные перекрытия

Комбинированные

Классификация по строению[уточнить]

Сводчатые перекрытия

Сводчатые перекрытия чаще всего встречаются в старых каменных домах

Подразделяются на:

Плоские перекрытия[уточнить]

См. также

Примечания

  1. Большая российская энциклопедия, 2014.
  2. В.Л. Хвастунов, Ю.П. Скачков, А.В. Хвастунов, Связь прочностных и деформационных свойств бетонов и фибробетонов с параметрами продавливания железобетонных плит, Региональное строительство и архитектура 2015, №1 С. 93-100
  3. Kremnev V.A., Kuznetsov V.S., Talyzova Yu.A. Raschet prochnosti na prodavlivanie plity bezbalochnogo bezkapitel'nogo perekrytiya [Burst Strength Analysis for a Plate of Girderless Capitelless Floor]. Vestnik MGSU [Proceedings of Moscow State University of Civil Engineering]. 2014, no. 10, pp. 34—40. (in Russian)

Литература

Энциклопедические статьи
  • Перекрытия // Техническая энциклопедия. Том 16. — М.: Советская энциклопедия, 1932. — Стб. 149—150
  • Перекрытия // Большая российская энциклопедия. Том 25. — М., 2014. — С. 634—635.

Ссылки

Логотип Викисловаря
В Викисловаре есть статья «перекрытие»