Где и как применяют безбалочные перекрытия, какие разновидности бывают?

foto 46472-2Довольно часто при строительстве зданий гражданского и промышленного назначения плиты перекрытия выполняются безбалочными.

Такие конструкции не имеют несущих балок, а устанавливаются на несущие стеновые конструкции либо на опоры.

Их задача быть прочными, придать жесткость строительной коробке и равномерно распределить нагрузку по всей поверхности перекрытия в доме, квартире или офисе.

В гражданском и промышленном строительстве применяют три типа безбалочных перекрытий: сборные, сборно-монолитные и монолитные. Они могут устанавливаться не только на стенах, но и на несущих колоннах. Тогда они выступают консолью за границы капителей.

Как правило, такая схема применяется для больших промышленных зданий. Проектирование безбалочных перекрытий выполняют на базе равнопролетной сетки в форме прямоугольника либо квадрата.

В последнее время рост объемов строительства многоэтажных монолитных зданий, привел к тому, что безбалочные перекрытия стали более востребованными, поскольку имеют наименьшую стоимость монтажа при высоких несущих характеристиках конструкции.

Какие плиты так называются?

Безбалочное перекрытие — это стройконструкция, изготавливаемая из монолитных плит или набора панелей, опираемых на несущие стены и колонны. Бетонная плита одновременно выполняет и несущую, и ограждающую функцию и характеризуются исключительной устойчивостью на сжатие и излом, способна выдерживать существенные статические напряжения и механические воздействия.

foto 46472-3 (1)

Но при этом, минусом бетона является его низкая сопротивляемость растяжению, поэтому существуют ограничения для его использования в качестве установки перекрытий по длине.

Предварительное натяжение, которое присутствует в безбалочных ЖБ перекрытиях, придает им высочайшую выносливость к изгибающим нагрузкам, и дополнительно, уменьшает объемы возможного образования трещин в толще бетона, что в целом увеличивает долговечность строительного объекта.


Устройство капителей вызвано конструктивными требованиями. Они должны сформировать необходимую жесткость в зоне соединения плиты перекрытия с несущей колонной. Это гарантирует прочность конструкции и устойчивость против продавливания ее по контуру капители.

Такой метод усиления приводит к уменьшению расчетного пролета безбалочного перекрытия и равномерному распределению моментов по ширине плиты.

Капители бывают трех типов: для легких нагрузок — I тип, а средних и тяжелых — II и III тип. Безбалочные перекрытия в процессе монтажа предполагают использование большего объема бетона, чем у пустотелых или ребристых плит, но при этом на их производство меньше требуется стальной арматуры и закладных элементов.

Где и когда уместно их устройство?

Необходимость установки безбалочных плит перекрытия определяется индивидуально для каждого строительного объекта на основе выполненных проектировщиками технико-экономического выбора для конкретных условий эксплуатации сооружения, например, для зданий, имеющих сетки колонн 6×6 м и более, при необходимости последующего эффективного использования всех промышленных площадей.

foto 46472-4Несмотря на «склонность» безбалочных перекрытий к большим площадям, на практике они могут устанавливаться в зданиях любого строительного объема.

Довольно часто их можно встретить на многоэтажках, возведенных из стеновых панелей. Аналогично такие перекрытия можно увидеть на производственных зданиях, складских помещениях и в гаражах.

В приватном домостроительстве межэтажные перекрытия такого типа используются очень редко, хотя при строительстве крупных коттеджей они применяются довольно часто, особенно если их стены выполнены из монолита.

Строительные нормативы говорят о том, что установка безбалочных перекрытий целесообразна:

  • При возведении промышленных зданий, где по типу производственного процесса, требуются ровные потолки, в частности, в обрабатывающих цехах пищекомбинатов, на мясо-молочных предприятиях и рыбоперерабатывающих цехах.
  • На многоэтажных жилых и общественных зданиях с сеткой колонн 6х6м.
  • На объектах, к которым применяются повышенные требования СЭС, например, большие промышленные холодильники.
  • Для зданий, эксплуатируемых в агрессивной среде.

Какие существуют разновидности?

Такие перекрытия складывается из набора важных конструкционных элементов: капителей, обвязочных балок и плит перекрытия, опирающихся на систему колонн. Если по проекту не предусмотрели установку обвязочных балок, то конечные колонны будут дополнены полукапителями, которые еще называют пристеночными.

В зависимости от технологии, безбалочные перекрытия делятся на сборные, монолитные и универсальные сборно-монолитные конструкции.

foto 46472-5

Сборные

Сборные безбалочные перекрытия формируются из плит, колонн и капителей. Первые разделяются на межколонные и пролетные плиты. Межколонные устанавливают на капители, чтобы удерживать пролетные плиты.

Этот вариант безбалочных конструкций является самым доступным по цене. Он применяется при дистанции между колоннами либо подобными несущими опорами с максимальным пролетом не больше 6 метров, одновременно нагрузка на такие перекрытие не может быть выше 10 кН на 1м2.

Подобные условия соответствуют каменным или монолитным строениям с заводскими плитами перекрытий. Их производят из легкобетонных панелей или многопустотных конструкций.

Многопустотные имеют свои отличия, устроенные внутренние отверстия по длине создают ребра жесткости, которые обеспечивают им жесткость, при этом обладая сравнительно небольшим весом.

Габариты плит принимаются по размеру пролета и нагрузки, которую они должны выдерживать. Типовые промышленные размеры сборных перекрытий: высота — 220 мм, ширина — 1.5 м, длина не выше — 7.0 м. Межколонные и пролетные плиты должны быть равной толщины, разница между ними допускается в диапазоне от 2 до 4 см.

Габариты сборных плит обязаны соответствовать условиям промышленного производства, поэтому их производят на серийном оборудовании. Минимальная длина таких изделий 3 м. Ширина сборных элементов, обычно, не меньше 2.4 м. Доборные плиты могут иметь меньшие размерные характеристики. Высота капителей устанавливается не более 600 мм.

Колонны рекомендуются к установке в зданиях с многоэтажной разрезкой, то есть по высоте на несколько этажных пролетов. Плиты монтируют на пласт цементного рабочего раствора. Несущие стенки обязаны иметь толщину не менее 250 мм, тогда будет выдержано условие по минимальной величине опирания безбалочной плиты — 200 мм. После укладки плит, межплиточные швы уплотняют бетонным раствором.

foto 46472-6

Преимущества сборных безбалочных перекрытий:

  • высокая прочность, способность удерживать нагрузку свыше 200 кг/м2;
  • хорошие производственные характеристики по прочности;
  • высокая огнестойкость;
  • высокая водостойкость;
  • высокая биологическая стойкость.

К недостаткам этих модификаций перекрытий застройщики относят внушительный вес. Это требует для их монтажа привлечение специализированной грузоподъемной техники, что отражается на высокой итоговой стоимости строительства.

Сборно-монолитные

Это комбинированный вариант монтажа безбалочных перекрытий — вначале устанавливают на специальные конструкции пустотелые блоки с шагом 600 мм. Несущую конструкцию применяют в качестве несъемной опалубки. Ее армируют стальной сеткой, а после сверху заливают бетоном, создавая прочное монолитное соединение.

Блоки выполнены из легкого бетона, 1 м2 такой конструкции весит не выше 20 кг, для блоков из керамзитобетона не выше 14 кг, а для полистиролбетонных — 5 кг. В этом варианте не требуется применение тяжелой грузоподъемной техники.

foto 46472-7

Преимущества сборно-монолитных перекрытий безбалочного типа:

  • в процессе монтажа не требуется грузоподъемная техника;
  • высокая прочность при сравнительно низкой весовой нагрузке;
  • простой монтаж;
  • высокая тепло-, водо-, шумо- и огнезащита;
  • легко собирается перекрытие любой конфигурации.

К недостаткам застройщики относят повышенную трудоемкость монтажа из-за малогабаритных блоков и сравнительно высокую стоимость исходных блоков и вспомогательных материалов.

Монолитные

Безбалочные перекрытия монолитного типа приобрели широкую популярность с развитием современного высотного строительства. В настоящее время применяются 2 основополагающих способа преднапряжения таких несущих конструкций:

  • на упоры, в качестве которых выступают несущие стены и колонные опоры;
  • на бетон методом натяжения арматуры, после окончания укладки и приобретения бетоном расчетной прочности.

При любом варианте предварительное напряжение ЖБ конструкций дает возможность получить значительную экономию средств, благодаря уменьшению расчетного сечения безбалочного перекрытия.

Конструкции создают непосредственно на стройплощадке с использованием опалубки, бетонного раствора и арматуры. Такие плиты особенно предпочтительны у строителей, поскольку технология позволяет создавать перекрытия любой формы.

Монолитное безбалочное перекрытие выполняется в форме сплошной ЖБ плиты до 12 см, опираемой на несущие монолитные стены. Вес конструкции сравнительно высокий, 1м2 плиты весит примерно 500 кг.

Монтаж выполняют в несколько этапов:

  1. Вначале на подготовленную зону опирания на стенах размещают несущие железные балки.
  2. К ним закрепляют опалубку из досок.
  3. Только после этого приступают к монтажу армокаркаса.
  4. Заливают опалубку одномоментно по всей площади. Бетонный раствор затвердевает за 28 дней.

foto 46472-9

Преимущества монолитных безбалочных перекрытий:

  • получение гладкой внешней поверхности перекрытия, не нуждающегося в дополнительном уплотнении швов;
  • большой выбор форм дает возможность использовать метод для разнообразных архитектурных проектов;
  • в процессе монтажа не требуется грузоподъемная техника;
  • высокая прочность при сравнительно низкой весовой нагрузке;
  • простой монтаж;
  • высокая водо-, био- и огнезащита.

К недостаткам застройщики относят необходимость обустройства опалубки по всей площади. Хотя в некоторых случаях допускается выполнения заливки пролетами, перенося опалубку на новое место, после того как схватился бетон.

foto 46472-8

С капителями и без

Капитель — защитный элемент в системе зданий безбалочного типа. Они устанавливаются на опорах, которые защищают плиту не только от продавливания, но и уменьшают прогибы и надколонный момент.

Тем самым они обеспечивают расчетную жесткость сопряжений плит с несущими опорами в каркасной системе здания, увеличивают прочностные характеристики перекрытия на излом, что гарантирует защиту их от продавливания в области упора на колонны.

Габариты капителей каждого из 3-х определяют на основании расчетов для каждого конкретного строительного объекта. Капители на современном этапе строительства применяются 3-х типов – прямая с надкапительной плитой и с изломом.

foto 46472-10

Первый вариант используется при небольших нагрузках, последующие два для значительных. Капитель с изломом считается наиболее архитектурно привлекательной и способна выдержать самые серьезные нагрузки.

При выполнении расчетов нужно учитывать, что для капителей практические и расчетные характеристики – это разные вещи. Расчетная ширина ее равна диаметру сечения на границе с плоскостью плиты. Определение характеристик капителей проводится проверкой на основные растягивающие моменты конструкции по ее внешнему контуру вдоль всего периметра стен.

Справка. С учетом средних расчетных напряжений наилучшим фактическим показателем считается отношение размера капителей к пролету – 0.33, а проектный показатель при этом равен 0,2.

По обыкновению, армирование капителей не выполняется, поскольку площадь сечения их такая, что и растягивающие и сжимающие нагрузки создаются не выше установленных СниП нормативов.

Армирование может быть оправдано только тогда, если потребуется улучшить связку колонны и перекрытия или при необходимости каких-то особых условий эксплуатации по проекту. В этом случае капители без изломов армируются обыкновенной 10 мм арматурой, установленной как по углам, так и в средней части каждой из сторон.

foto 46472-11

Плиты перекрытия безбалочного типа могут устанавливаться с бескапительными колоннами. Это наиболее простое конструктивное решение, выполненное из ЖБ плит равновеликой толщины и опорных колонн с постоянным сечением.

Такая конструкция существенно облегчает выполнение опалубочных операций, и кроме этого укладку арматурных каркасов и бетонирование на практике будет исполнить проще.


Это объясняется тем, что отсутствие капители в конструкциях колонны обеспечивает им постоянное сечение по высоте в связи с чем они довольно точно сопрягаются со стенками, возводимых между колоннами. Такой подход хорошо показал себя на практике, как для административных корпусов, так и жилых зданий.

Подобные системы отличаются незначительной конструктивной высотой, ровным и гладким потолком, что позволяет эффективно расположить, как внутреннее оборудование, так и мебель. Инженерные сети в этом случае устанавливают на потолочной части, которая закрывается подшивным потолком.

В бескапительных перекрытиях должна быть выполнена задача ограничения прогибов. Они в бескапительных конструкциях значительны, вследствие итоговой небольшой толщины плит. В этом случае рост деформации ползучести, по меньшей мере, двукратно увеличивает значение упругого прогиба в системе.

Данная проблема особенно часто на практике проявлялась при строительстве бескапительных объектов в конце 50-х годов прошлого столетия, когда в зданиях лопались окна и даже трескались стены. Сегодня эта проблема исключена полностью, благодаря новым строительным технологиям и совершенным программным расчетам.

Кессонные

Безусловно, этот метод установки безбалочных перекрытий можно отнести к наиболее популярному в современном строительстве. Его очень широко стали применять в странах ЕС при возведении административных зданий, в которых предполагается устройство подвесных потолков. Кессонные плиты — это конструкции, отличающие от других ребристых плит наличием взаимно перпендикулярных ребер.

Для придания наибольшей жесткости и прочности такой конструкции выполняют армирование ребер. Кессонная технология сегодня отличается наиболее низкой себестоимостью производства 1 м2 перекрытия, при сохранении нормативных показателей по прочности и иным требованиям для железобетонных перекрытий.

Кессонная монолитная плита создается с использованием пластиковой опалубки. Вначале монтируют плиты на незначительной дистанции друг от друга, создавая специальные полости для заливки бетонного раствора.

Арматурную сетку устанавливают над ячейками, поверх которых заливают пласт закрепляющего раствора. В настоящее время на строительных объектах применяют кессонные плиты толщиной 250-450 мм, а в местах сопряжения их с капителью и колонной, создают монолитное бетонное перекрытие.

foto 46472-12 (1)

Ключевая отличительная черта этих систем состоит в том, что бетон сосредотачивают в местах сжатия, благодаря развитой перпендикулярной системы ребер жесткости, тем самым удаляют его из зоны растяжения. Это даёт возможность не только существенно сэкономить на бетонном растворе, но и вместе с тем создать систему высочайшей жесткости.

Важно! Для того чтобы правильно выполнить армирование кессонной плиты перекрытия применяют специальную опалубку, состоящую из стальных обрешеток и вертикально расположенных стоек.

Их устанавливают, учитывая размеры кессонообразователей, которые позже располагают сверху обрешетки, используя свойства бетона не прилипать к пластику. Поэтому формы легко демонтируются после окончательного затвердевания бетонного раствора.

Нормативные требования

Безбалочные перекрытия — это сложные конструкции, от надежности и долговечности которых зависят эксплуатационные характеристики всего строительного объекта. На них распространяются свое действие десятки нормативных и поднормативных государственных актов в области градостроительства:

Прежде всего, их действие направлено на обеспечение требований безопасности при разнообразных проектных воздействиях в ходе строительства и эксплуатации строений:

Поэтому при проектировании сооружений должны быть исключена любая возможность возникновения разрушений, чтобы не причинить вред жизни и здоровью людей, имуществу и окружающей среде:

Нормативными актами СП N: 2.13330, 14.13330, 20.13330, 22.13330, 28.13330 и 131.13330 предъявляются особые требования к безбалочным перекрытиям по предельным нагрузкам, прогибам, деформациям, огнестойкости, влагонепроницаемости, морозостойкости. Все показатели нормируются в зависимости от климатической и сейсмологической характеристики района застройки.

Характеристики и параметры

Безбалочные перекрытия должны:

  • foto 46472-13переносить без повреждений требуемые проектные нагрузки;
  • обладать расчетной жестью, не прогибаться под грузом собственного веса и расположенного оборудования;
  • владеть расчетной тепло-, звуко-, влаго- и биологической защитой, соответствовать всем требованиям СЭС и пожарной безопасности;
  • иметь начальные характеристики, чтобы препятствовать образованию и чрезмерному раскрытию трещин и прочих дефектов, нарушающих нормальную эксплуатацию перекрытий;
  • иметь срок эксплуатации не ниже, чем установлен для стеновых конструкций здания.

Для того чтобы соблюдались все требования нормативных документов, а полученные железобетонные изделия соответствовали ГОСТ 27751, потребуется не только правильно спроектировать конструкцию и ее установить, но также применить исходные материалы, которые по своим характеристикам будут соответствовать нормам СНиП.

Главными нормируемыми и контролируемыми характеристиками производственного качества бетона считаются:

  1. Оптимальная марка бетона М300-М400, а если по условиям эксплуатации потребуется противостоять большим потокам воды, то марка М450-М500.
  2. Класс на прочность по сжатию: В2-В5.
  3. Нормативная прочность бетона по осевому растяжению должно соответствовать — 0,95 МПа.
  4. Марка по морозоустойчивости F отвечает за безопасное число циклов замораживания/размерзания, должно быть не меньше чем у стеновых конструкций и может находиться в пределах F=100-300.
  5. Марка по водонепроницаемости W, устанавливается по наибольшему напору воды, который выдерживает бетон толщиной 15 см. Например W2 не пропускает воду когда на него давит слот высотой 20 м.в.ст. (2 бар), а W12 соответственно выдерживает 120 м.в.ст. Для производства безбалочных плит может применяться марка водонепроницаемости от W2 До W12.
  6. Подвижность бетона«П» не ниже 4 класса, чтобы гарантировать качественное заполнение армоконструкции.
  7. Оптимальная марка по средней плотности D300- D600 соответствует классу прочности на сжатие В2-В5.

foto 46472-16

Процесс монтажа

Перед тем как начинать изготовление монолитного безбалочного бетонного перекрытия подготавливают инструменты, оборудование и расходные стройматериалы.

Технология изготовления:

  1. Приступают к сборке опалубки. Потребуется доска 20-30 на боковые стены, доска 30-40 мм для днища и водостойкая фанера 20мм.
  2. Для размещения опалубки используют поперечные балки и опоры, с расстоянием между ними 1-1,2 м.
  3. После того как будет выставлена опалубка строго горизонтально, монтируют боковые стенки и закрывают дно пленкой, чтобы не допустить вытекания раствора через щели и для образования гладкой и ровной поверхности плиты.
  4. Армирование проводится строго по расчету, как правило, проволокой Д 10-14 мм, в зависимости от результатов расчета.
  5. Вяжут сетку из арматуры с шагом 200 мм мягкой отожженной проволокой.
  6. Арматура используется цельными кусками, если длины недостаточно выполняют нахлест с расстоянием не менее 40Д.
  7. Стыки соединений должны располагаться в шахматном порядке.
  8. Усиливают сетку по краям п-образными элементами, нижнюю зону сетки усиливают над проемами, а верхнюю — над установкой несущих стен. Кроме того, усиленное армирование выполняют в местах опирания колонн.
  9. Для заливки применяют бетон М400 в составе: щебень-песок-бетон, как 4:2:1.
  10. Бетонный раствор заливают с чередованием противоположных углов, сначала в одном, после в противоположном направлении.
  11. Для удаления воздушных пустот используют глубинный вибратор.
  12. Процесс заливки непрерывный, после завершения верхнюю поверхность разравнивают приспособлениями похожими на швабры.
  13. Снимают опалубку примерно через 3 недели по окончании заливки, когда перекрытие наберет не менее 80% своей прочности. Даже если опалубку нужно снять раньше, то несущие опоры оставляют до полного процесса формирования крепости монолита не менее чем на 28 дней.

Важно! С целью предупреждения пересыхания и формирования трещин, в течение первой недели поверхность монолитной конструкции регулярно увлажняют, поливая водой. В особо жаркие дни рекомендуется покрывать ее влажной мешковиной либо пленкой, для того чтобы сохранить влагу.

Дефекты, причины и их устранение

Дефекты, которые возникают в процессе выполнения безбалочных плит перекрытия, могут быть видимыми сразу, а могут проявляться с течением времени, когда разрушение будет масштабным и исправить уже ничего будет невозможно. Для того чтобы этого не произошло на месте производства работ заказчик должен организовать постоянный контроль качества монтажно-строительных операций.

Ненадлежащая подготовка к выполнению работ, слабые леса, запаздывание при проведении замоноличивания соединений, создают опасные для целостности плит трещины, разрушение бетона в зоне сопряжения их с капителями, вследствие чего начинается провисание бетона в теле плит.

Основные нарушения при производстве безбалочных перекрытий:

  • foto 46472-15нарушение правил армирования;
  • нарушение схемы армирования и применение тонких прутьев;
  • ошибочное определение монтажных швов, захваток бетонирования;
  • выполнение бетонирования в холодный период времени, без организации электроподогрева;
  • нарушение проектной технологии сварки закладных элементов;
  • сдвиг арматурных сеток и закладных элементов, допущенные в ходе монтажа, приводит к отслаиванию монолитной части капителей;
  • неправильно применена марка бетона при монолитных работах.

К сожалению не все дефекты монтажа можно сразу обнаружить, многие из них выявляются только при геодезических проверках или в процессе эксплуатации. При этом отклонение безбалочных плит от проекта происходит постепенно, а обрушения наступают внезапно.

Плюсы и минусы применения

Срок эксплуатации таких монолитных конструкций может превышать несколько сотен лет. Первые 50 лет монолит только накапливает крепость, а поэтому здания с такими перекрытиями могут служить не одному поколению владельцев. Этот показатель является основным преимуществом применения безбалочных бетонных перекрытий в зданиях.

Дополнительными преимуществами от применения таких схем перекрытий специалисты считают:

  1. Возможность устройства надежных перекрытий в помещениях с разной формой и размеров.
  2. Высокая огнестойкость конструкции, все безбалочные перекрытия относятся к негорючим материалам и могут служить надежными ограждениями для распространения открытого пламени.
  3. Высокая влагостойкость.
  4. Высокая прочность и долговечность.
  5. Отсутствие швов и стыков на поверхности перекрытий, что упрощает отделочные работы.
  6. Низкий удельный вес перекрытия, вызван небольшой толщиной плит, что не снижает прочностные характеристики здания, но при этом существенно снижает нагрузку на основание и несущие стенки здания.

К минусам таких конструкций относят довольно сложный технологический процесс строительно-монтажных работ, установка таких плит может быть с определенным типом стеновых конструкций из ЖБ бетона или монолита, монтаж ведется при температуре выше +5С и имеются ограничения по размерам пролетов — не выше 5×6 м при нормативной нагрузке 5 кН/м2.

Кроме того, сама процедура проектирования таких конструкций — довольно трудоемкая и весьма ответственная.

Средние цены

Цены на установку безбалочных перекрытий порой разнятся между собой в несколько раз, они зависят от строительного объема, высоты работ, а также от принятой модели перекрытия. Наиболее доступными для частного сектора и быстровозводимыми являются сборно-монолитные системы, наиболее дорогие монолитные с применением капителей.

Средние цены на монтаж и материалы для безбалочных перекрытий:

Наименование работ/товара Размерность Стоимость за единицу, руб.
1. Капитель КП 1-1-1, 2980x2980x600 мм,1.8 м3 шт. 36500
2. Монолитное перекрытие с армированием и опалубкой м3 7300
3. Установка монолитного перекрытия по профлисту м3 5600
4. Установка сборно-монолитных перекрытий:
4.1 Металлизированная балка «Домовладелец» от 1,0 до 4,0 м 1 м.п. 730
4.2 Стальная балка YTONG до 9м 1 м.п. 1300
4.3 Керамзитобетонный блок-вкладыш 200x520x200 1 шт. 90
4.4. Работы по сборке м3 4200

Заключение

На сегодняшний день безбалочные перекрытия хорошо распространены как в частном домостроении, так и при возведении промышленных зданий. Это вызвано тем, что такие конструкции имеют хорошие прочностные характеристики, они пожаростойкие и не боятся влаги, а срок их эксплуатации превышает 100 лет. Они быстро устанавливаются, а эффективность инвестирования в такую систему перекрытий будет определяться точным выбором схемы под конкретное здание.

Комментарии
  • Комментариев нет

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: