Действительно, суть безбалочных перекрытий заключается в том, что нагрузку воспринимают плиты, которые непосредственно укладываются на стены (схему работы плитных перекрытий см. на рисунке).
Железобетонные плитные перекрытия имеют ряд достоинств, которые делают их популярными в нынешнее время:
- железобетон на сегодня самый прочный и долговечный материал, поэтому плиты хорошо и долго справляются с задачами несущих конструкций;
- плитные перекрытия выполняют одновременно и ограждающие функции: масса железобетона такова, что служит преградой любому звуку;
- железобетон наиболее огнестоек, относится к негорючим материалам;
- сроки возведения перекрытия значительно сокращаются, по сравнению с балочными перекрытиями.
Вместе с тем, у железобетона имеются недостатки, которые должны быть учтены заказчиком при выборе строительного материала для перекрытия:
- с учётом стоимости железобетона, его доставки, укладки и т.д. стоимость перекрытия получается выше, чем балочного;
- такой дом нельзя назвать экологически чистым из-за экранирования электромагнитных излучений, которые имеются в каждом современном доме, где есть различные электротехнические приборы и оборудование;
- железобетон - тяжёлый материал, что диктует выбор материала и конструкций несущих стен, на которые плиты будут опираться.
Плитные железобетонные перекрытия выполняются в сборной или монолитной технологии.
Сборные перекрытия
Для сборных перекрытий применяются плиты железобетонные и из ячеистых бетонов.
Железобетонные плиты
Несомненно, сборное железобетонное перекрытие, в отличие от балочного, не столь многодельное, но возникают другие факторы, препятствующие массовому применению сборных плит в частном домостроении:
- рынок сбыта достаточно широк, но расположение заводов по изготовлению железобетонных изделий может оказаться далеко от места строительства, что может привести к значительным расходам по транспортировке плит;
- транспортировка плит к месту стройки также может вызвать трудности, например, в труднодоступных или невозможных для проезда грузовых машин местах;
- необходимость задействовать тяжёлые подъёмно-транспортные машины и механизмы и места для их размещения на строительной площадке;
- высокая стоимость доставки, подъёма и монтажа плит;
- современные каменные дома бывают сложной конфигурации в плане, что затрудняет применение готовых плит; здесь невозможно обойтись без вкрапления монолитных участков, а, следовательно, нужно озаботиться вопросами приготовления бетонной смеси, приобретения или изготовления опалубки и т.д.
Тем не менее, если вышеперечисленные соображения не служат препятствием для заказчика, то это, безусловно, быстрый и качественный способ устройства перекрытия.
Сборные перекрытия в жилищном строительстве наиболее часто устраивают из многопустотных плит.
Пример раскладки многопустотных плит перекрытия (сечения показаны на рисунке): а — план раскладки плит; б - вид многопустотной плиты; 1 — плита перекрытия; 2 - стальной анкер; 3 - петлевой выпуск.
Многопустотные плиты обладают хорошей тепло- и звукоизоляцией (за счёт пустот); имеют широкий диапазон длины: есть заводы, которые выпускают плиты от 2,1 до 9,0 м с градацией 100 мм. Ширина плит с учётом шва между ними— 1000, 1200 и 1500 мм, высота - 220 мм. Плиты с длиной от 5,1 м изготавливают с предварительно-напряжённой арматурой.
Многопустотные плиты рассчитаны под нагрузку 800 кг/м2. Они укладываются торцевыми сторонами на противоположные несущие стены, а продольными сторонами - встык друг к другу.
Опирание плит на кирпичные и железобетонные стены
На кирпичные стены железобетонные плиты опираются на 110...130 мм. В связи с этим обратите внимание на привязку наружной несущей стены: координационная ось, проходящая по наружной несущей стене, сдвигается от внутренней грани стены на 120 мм.
На внутренние несущие стены плиты опираются с двух сторон. При этом, заметьте, кирпичная стена, чтобы выдержать нагрузку от плиты, должна быть не менее 380 мм толщиной. Образовавшееся пространство забирают кирпичом. Зазоры между плитами заделывается раствором.
При опирании железобетонных плит на железобетонные стены глубина опирания может быть меньше - 80... 100 мм. Соответственно проводится и координационная ось (вспомним о влиянии строительной системы на привязку). Следовательно, железобетонная и из железобетонных блоков стена может быть толщиной не менее 180 мм — это достаточно прочный материал.
На ненесущие стены плиты не опираются: они могут заходить на стену с целью повышения звукоизоляции или примыкать к ней. Если зазор между плитой и стеной невелик (до 50 мм), то он просто заделывается раствором. При увеличении зазора в него закладывают арматурные каркасы, которые обетонируют.
Между продольными сторонами плит образуются зазоры, которые заделывают раствором. Если при укладке плит образуется участок, не кратный номенклатурной плите, то этот участок заливают монолитным бетоном с применением арматурных каркасов.
Узлы сборного железобетонного безбалочного (плитного) перекрытия: а - опирание плиты перекрытия на несущую наружную стену; б - то же, на внутреннюю стену; в - заделка плиты в наружную ненесущую стену; г - заделка зазора в узле примыкания плиты к ненесущей стене; д, е - то же, с применением арматурных каркасов; ж - заделка зазоров между плитами; з, и - то же, с применением арматурных каркасов; 1 - несущая стена; 2 - стальной анкер; 3 - петлевой выпуск; 4 - многопустотная плита перекрытия; 5— внутренняя несущая стена; 6 — наружная ненесущая стена; 7- цементный раствор; 8- арматурные каркасы; 9- бетон замоноличивания.
Опирание плит на стены из ячеистых блоков
Возведение стен из ячеистых блоков нынче очень популярно, поэтому нельзя не сказать об особенностях взаимодействия — опирания и примыкания — сборных железобетонных плит со стенами из ячеистых блоков. Сразу оговорим, что речь пойдёт о газобетонных или газосиликатных блоках, а не о пенобетонных блоках малой прочности, у которых недостаточная несущая способность, чтобы выдержать нагрузку от железобетонного перекрытия.
Прежде всего, при опирании железобетонных плит на стены из ячеистых блоков необходимо готовить железобетонный монолитный пояс. Монолитный пояс - это элемент стены, связывающий несущие стены по всему периметру. С железобетонным монолитным поясом мы уже сталкивались, когда изучали опирание деревянных балок на ячеистые блоки. Задачей пояса является:
- распределять возникающие нагрузки на стеновой остов здания и
- придавать зданию пространственную жёсткость.
По сути дела, монолитный пояс желательно устраивать и при кирпичных стенах в целях повышения жёсткости здания, но при стенах из ячеистых блоков он обязателен, так как ячеистый бетон не достаточно прочный материал, чтобы выдерживать массу железобетонных плит. Что касается стен из керамзитобетонных блоков, то здесь всё зависит от прочности керамзита.
Вернёмся к ячеистым блокам. Как и в случае с деревянными балками, под монолитный пояс укладывают специальные U-образные блоки.
Монолитный пояс устраивается в уровне междуэтажного перекрытия, под плиты, и всегда выполняется замкнутым по контуру наружных и внутренних стен.
Поскольку страдает теплоизоляция стены в области опирания плит, то сюда закладывают утеплитель. По требованиям пожарной безопасности здесь утеплитель должен быть негорючим, для этого годится минеральная вата, толщина слоя которой определяется расчётом. Для нашего климатического района достаточно 50 мм.
Бывает так, что здание достаточно жёсткое, например если есть перекрёстные несущие стены. Тогда из двух задач монолитного пояса остаётся одна: распределить нагрузку от плиты на стену. С этим может справиться кирпичная кладка в области опирания плит. А чтобы жёсткость здания всё-таки не вызывала беспокойства, в блоки под кирпичной кладкой закладывают арматурный пояс по всему периметру здания. Это арматурные стержни, под которые в блоках делают проточки. При этом необходимо, чтобы арматура в проточках защищалась от коррозии цементно-песчаным раствором.
На рисунке показано ещё одно интересное место, на которое нужно обратить Ваше внимание. Это усиление области перемычки монолитным железобетонным поясом; он закладывается в U-образные блоки. С внешней стороны доборные блоки опираются на перемычку - стальной уголок.
В области примыкания плит к ненесущей стене также изготавливается монолитный пояс с целью повышения жёсткости здания.
Плиты должны быть заанкерены в стены. Это можно сделать так же, как и на рисунке, но можно и по-другому: с помощью стальной скобы диаметром 6 мм, один конец которой заводится в круглую полость плиты, а другой — в кладку. В кладке для этого высверливают отверстие. Расстояние между анкерами не должно быть более 1,2 м.
Крепление железобетонной плиты перекрытия к наружной стене из газобетонных блоков: 1 - выравнивающий раствор; 2 - газобетонный блок; 3 - цементно-песчаный раствор; 4 - стальная скоба d=6 мм; 5 - пороизол; 6 - многопустотная железобетонная плита.
Устройство чердачного перекрытия
Чердачное перекрытие содержит слои, которые выполняют те же функции, что и в балочных перекрытиях, с той лишь разницей, что несущей частью являются плиты, а не балки перекрытия.
Отдельной строкой нужно сказать об утеплителе. В зависимости от условий эксплуатации чердачного помещения толщина слоя утеплителя будет разной:
- при холодном чердаке, т.е. когда кровля не утеплена, слой минеральной ваты для II климатической зоны составляет 200 мм (рекомендуется укладывать минеральную вату, а не пенополистирол из соображений пожарной безопасности);
- при утеплённой кровле, но неотапливаемом чердаке слой минеральной ваты в перекрытии достаточен 80... 100 мм;
- при утеплённой кровле и отапливаемом чердачном или мансардном помещении утепления чердачного перекрытия не требуется.
Аналогичен подход к решению перекрытия над холодным подвальным или чердачным помещением,
Плиты из ячеистого бетона
Устройство чердачного перекрытия по железобетонной плите: а — при холодном чердаке; 6 — при неотапливаемом чердаке, но утепленной кровле; в - при теплом чердаке; 1 - конструкция пола; 2 - армированная цементно-песчаная стяжка; 3 - геотекстиль; 4 - полужесткая минеральная вата; 5- клеевой состав; 6- пароизоляция; 7- выравнивающая стяжка; 8 - железобетонная плита перекрытия.
Плиты перекрытия из ячеистых бетонов армируются, что увеличивает несущую способность плит. Размер плит: высота 200 и 250 мм, ширина — 400; 520 и 600 мм, длина — от 2400 до 6000 мм с градацией 600 мм, т.е. 6М.
Чердачное перекрытие с применением ячеистобетонных плит принципиально не отличается от перекрытия по железобетонным плитам. Различие будет только в толщине утеплителя, которая может быть значительно уменьшена, на сколько - покажет соответствующий теплотехнический расчёт.
То же касается и перекрытия над холодным подвальным или цокольном помещением.
Монолитные железобетонные перекрытия
В современном строительном мире всё чаще отдаётся предпочтение монолитной технологии возведения перекрытий. Объяснить это можно преимуществами, которые она имеет по сравнению со сборной технологией:
- можно создать любые в плане формы - от многоугольников до криволинейных:
- не нужно с завода транспортировать плиты и затем при монтаже задействовать грузоподъёмную технику; для поднятия и перемещения бетона остаточно средств малой механизации;
- так как нет швов, то отсутствует их заделка, что снижает трудоёмкость работ:
- жёсткость здания очень высокая;
- прочность монолитного перекрытия намного превышает прочность других типов перекрытий.
Бытует мнение, что у монолита есть ещё одно, весьма весомое преимущество: нет нужды придерживаться модульной размерности. Конечно, здесь свободы больше, чем при использовании готовых железобетонных изделий, размеры которых унифицированы. Но! следует помнить, что опалубка модулирована, как правило, в 300 мм (ЗМ); кроме того, должна быть соблюдена кратность материала стен (кирпича, блоков) и материала отделки (например, плит вентилируемого фасада).
Монолитное перекрытие можно возводить с помощью съёмной и несъёмной опалубки.
Монолитные железобетонные перекрытия со съёмной опалубкой
Чтобы создать горизонтальную поверхность будущего перекрытия, используют прочную водостойкую фанеру. В ряде зарубежных технологий вместо фанеры предлагаются пластмассовые полипропиленовые плиты.
Рынок предлагает разные варианты опалубок для устройства перекрытий, но суть всех сводится к одному. Фанеру укладывают на балки, которые, в свою очередь, крепят на стойках-опорах; стойки можно регулировать по высоте, поэтому их называют телескопическими стойками. Затем укладывается арматура и заливается бетонная смесь.
Примерно через три дня в стандартных условиях твердения (температура + 15...+18 градусов и влажности свыше 80%) бетон набирает прочность, при которой опалубку можно снимать — распалубливатъ.
Опирание монолитных железобетонных плит на стены производится так же, как и в сборном варианте плит.
Толщина монолитной плиты зависит от пролёта - примерно (1/30... 1/35 П, точнее определяется расчётом. Поскольку расчёты не входят в задачу данной книги, то ориентировочно толщину плиты в зависимости от пролёта можно принять: для пролёта 2,4 м - 120 мм, для пролёта 3,6...4,5 м - 150 мм, для пролёта 6 м — 180 мм, для пролёта 7,2 м — 200, для пролёта 7,8 м - 220 мм. Небольшой разброс в величинах зависит от процента армирования плиты: чем он выше, тем тоньше плита.
Монолитные железобетонные перекрытия с несъёмной опалубкой
Несъёмная опалубка повторно не используется, она остаётся в конструкции перекрытия. Как пример, рассмотрим перекрытие, устроенное по профилированному настилу, возможное в двух вариантах.
В первом варианте листы профнастила укладываются на балки стального проката (прогоны), которые в случае стенового несущего остова опираются на несущие стены. Шаг балок 1,5...2 м. Здесь можно не придерживаться модульности в шаге балок, так как их задача — только поддержать профнастил в процессе укладки и твердения бетонной смеси. Высота сечения балок принимается примерно 1/20...1/25 от пролёта.
Листы профнастила очень гибкий материал, поэтому с целью повышения жёсткости конструкции они закрепляются к балкам. Крепление производится с помощью приваривания арматуры или стальных полос, отогнутых под прямым углом; полосы закладываются в гофры примерно через 0,5 м. При сварке происходит спайка полосы, профнастила и балки, и таким образом создаётся жёсткая конструкция, в работу которой вовлекается и профилированный настил. Эти действия особенно важно производить при больших пролётах — от 6 м, но не по всей длине пролёта, а достаточно в его средней трети.
В гофры профнастила укладываются арматурные стержни: в каждую гофру, через одну, две или реже - покажет расчёт. При малых пролётах, до 2,4 м, можно обойтись без армирования.
Схема раскладки листов профилированного настила: а — при стеновом несущем остове; б — при каркасном несущем остове; 1 — несущая стена; 2-стальная балка (прогон); 3 - направление волны листов профнастила; 4- основная балка, передающая нагрузку на колонны каркаса; 5- колонна; 6- слой бетона; 7- полоса, приваренная к балке сквозь гофру профнастила; 8— арматурные стержни (при необходимости).
Затем укладывается бетонная смесь слой толщиной не менее 40 мм над верхней волной настила. Таким образом, с учётом высоты гофры профилированного настила 75 мм общая высота перекрытия получается около 120 мм, что вполне достаточно для пролётов до 3,4 м.
При каркасном несущем остове прогоны под листы профнастила укладываются не на стены, а на основные балки, которые опираются на колонны каркаса.
Такая технология вначале применялась в общественных большепролётных (торговых залах, выставочных павильонах и пр.) и производственных зданиях (например, в многоуровневых гаражах). Сейчас к ней всё больше обращаются при строительстве малоэтажных частных домов. Это приводит к некоторому удорожанию по стоимости материалов, но получается выигрыш в сроках и простоте возведения. К тому же инвентарная съёмная опалубка не всегда выдерживает столько циклов эксплуатации, сколько обещает её производитель.
Недостатками этого способа является увеличение высоты перекрытия на высоту прогонов и необходимость устройства подвесного потолка для скрытия балок.
Во втором варианте можно уменьшить высоту сечения перекрытия, если в стеновом несущем остове не использовать балки, поддерживающие профилированный настил. Листы профнастила укладываются непосредственно на стены в стеновом несущем остове и на главные балки в каркасном остове. Но тогда на время укладки бетона и его твердения листы профилированного настила надо подпереть стойками. Если в конструкцию, показанную на рисунке, положить вместо фанеры профилированный настил, то это и будет монтаж по несъёмной опалубке. Для малоэтажных зданий жилого назначения, где пролёты небольшие, а высота сечения перекрытия имеет значение, этот вариант нам представляется предпочтительным.
Сборно-монолитные перекрытия
В малоэтажном строительстве представляет интерес решение перекрытия в сборно-монолитной технологии с применением блоков перекрытия из ячеистых бетонов, предложенные компанией YTONG. Достоинством разработанного способа является то, что здесь нет необходимости использовать тяжёлую технику: монтаж производится вручную или с использованием малой механизации.
Сборную часть перекрытия представляют балки особой конструкции — несущая часть перекрытия. Нижняя часть балок - железобетонная с сечением 120x40 мм. В балки вмонтированы и выпущены из них арматурные стержни. Каждая группа стержней — это рёбра четырёхугольной пирамиды с вершиной в верхней части. Высота выпусков - 160 мм. Таким образом, общая высота балок составляет 200 мм.
Конструкция сборно-монолитного перекрытия с применением ячеистых блоков перекрытия: а - вид балки перекрытия; б - схема и параметры балки; в - сечение конструкции перекрытия, перпендикулярное к оси балок; г — то же, параллельно балкам; 1 — стеновой ячеистый блок; 2 - конструкция пола; 3 - бетон; 4 - арматурная сетка; 5 - арматура балки; 6 - блок перекрытия; 7— монолитный железобетонный пояс; 8 — балка перекрытия; 9 — зона опоры блока перекрытия (не менее 40 мм); 10 - теплоизоляция.
Балки устанавливаются с шагом 680 мм — под размер блоков-вкладышей перекрытия.
Для опирания и примыкания балок в стенах по всему периметру перекрываемого помещения изготавливается железобетонный монолитный пояс. Если требуется, с внешней стороны пояса закладывается утеплитель.
Межбалочное пространство - ограждающая часть перекрытия - заполняется Т-образными блоками-вкладышами, укладываемыми между балками. Блоки заходят в стены на величину не менее чем 20 мм.
Монолитную часть перекрытия представляет бетон толщиной слоя не менее 50 мм. Бетон обязательно армируется проволочными сетками, толщина проволоки 5 мм, ячейки сеток - 100х 100 мм. Сетки укладываются на блоки по всей перекрываемой площади. Таким образом, общая толщина конструкции перекрытия составит 250 мм.
По монолитной железобетонной плите устраивается пол этажа, а снизу конструкция отделывается каким-либо материалом.
Несколько слов о последовательности действий возведения перекрытия. Монтаж перекрытия включает в себя три этапа.
Первый этап. Сначала на стены (при стеновом несущем остове) или на ригели (при каркасном остове) монтируются железобетонные балки. На время монтажа и бетонирования балки должны иметь промежуточные временные опоры: это могут быть или инвентарные телескопические стойки, или, если невозможно их приобрести, - деревянные стойки. В случае применения деревянных стоек необходимо обеспечить жёсткость конструкции, воспользовавшись диагонально прибитыми между ними досками.
На опоры укладываются балки и заделываются в стены.
Второй этап. На смонтированные балки вручную укладываются Т-образные блоки-вкладыши в продольном направлении балок. Высота блоков 200 мм. Блоки хорошо поддаются распиливанию; этим можно воспользоваться, подкорректировав их размер, если пролёт не кратен целому числу блоков. Крайние блоки опираются непосредственно на стены или на ригели в каркасной системе. Полученная конструкция играет роль несъёмной опалубки, по которой приступают к следующему этапу.
Третий этап. После монтажа сборных элементов перекрытия на конструкцию укладывают арматурную сетку, а поверх неё - слой бетона классом не ниже В20. Для подачи бетона используют бетононасос, кран с бадьёй или тележки. После набора бетоном нормативной прочности, опорную конструкцию убирают.
