Кессонные плиты Перекрытие
795792.ru

Строительный портал

Кессонные плиты Перекрытие

Виды кессонных перекрытий и особенности сооружения

Кессон в строительстве представляет собой элемент членения потолков или внутренних поверхностей с формированием углублений, которые получаются между перекрестными балками. Применение монолитной конструкции с ребристой формой уменьшает использование бетона на сооружение перекрытия и нагрузку на вертикальные несущие стены, что сокращает расходы на возведение здания. Кессонные перекрытия состоят из монолитных или сборных плит.

Разновидности перекрытия кессонного типа

Кессонное перекрытие — ребристая конструкция с армированными ребрами, перпендикулярно расположенными между собой. Поперечное сечение ребер определяют на основании технологических особенностей возведения перекрытий. Высота ребра определяется по двум участкам. Первый определяется в середине самого нагруженного ребра. Второй участок — место, где ребра примыкают к вертикальной опоре. На этом участке высота сплошного монолитного участка устанавливается поперечной силой.

По технологии изготовления кессонное перекрытие подразделяется на:

  • Сборно монолитные кессонные перекрытия, основу которого составляют сборные пустотелые блоки разного размера. Их монтаж осуществляется в виде закрытой геометрической фигуры. Остаются в теле бетона (служат несъемной опалубкой). В месте сопряжения с колоннами конструктив представлен в виде сплошной плиты. Над блоками проводится усиление конструкции арматурными сетками, а в надопорных зонах бетонные блоки покрываются арматурными стержнями.
  • Монолитные кессонные перекрытия из железобетона. Для них характерно оптимальное распределение смеси из бетона. Ребристая структура формируется из-за отсутствия лишней бетонной смеси, что существенно делает конструктив легче. Однопролетные железобетонные плиты при наличии сплошного сечения наиболее выгодны при длине пролета до 4,5 метров. В результате происходит экономия материалов, а количество перекрываемых пролетов увеличивается. Опалубка состоит из таких элементов, как металлическая обрешетка, телескопические стойки, пластиковые кессоннообразователи и инвентарные формы.

Пластиковые формы закрепляются с высокой точностью, структуру каналов под ребра формируют инвентарные кассеты пустотообразователей. Над формами располагают арматурные сетки, затем вся поверхность заливается смесью бетона.

Результат — образование кессонной монолитной конструкции из железобетона.

Особенности сооружения монолитных кессонных перекрытий

Конструкция состоит из монолитных каркасов, формируемых при помощи опалубки. Работа ведется строго по рабочим чертежам и согласно строительным правилам и нормам. Особое внимание уделяют установке опалубке и арматурной работе.

  • Система опалубков SKYDOME (полностью самонесущая). Предназначена для многократного использования. Для нее характерен простой демонтаж, минимальное количество пиломатериалов, а также объемных инвентарных элементов. Единственный минус — высокая стоимость.
  • Опалубки комбинированного типа. Инвентарные элементы размещаются на фанеру или сплошной дощатый настил. По сравнению с первым вариантом разборка занимает больше времени.
  • Фанерная опалубка. Процесс изготовления вкладышей и настила происходит непосредственно на строительной площадке. Такой тип больше подходит для дома с небольшой площадью.

Армирование выполняется за счет объемных каркасов, сеток и отдельных стержней. Продольное армирование подразумевает применение периодической арматуры, поперечное — гладкой. Расположение арматуры в зоне 2 взаимно перпендикулярных плоскостях дает возможность проводить работы по монтажу каркасов в две очереди.

Достоинства

  • Нет необходимости усиливать фундамент и устанавливать дополнительные колонны, что значительно уменьшает сроки возведения.
  • Сокращается общая толщина конструктива, что снижает нагрузку на конструкцию.
  • Экономия на расходуемом материале.
  • Увеличение свободного пространства и длины пролетов.
  • Увеличивается несущая способность.

Области применения

Конструкция используется в зданиях с большой проходимостью потока людей, а также при перекрытиях в нагруженных инженерных сооружениях. Также кессонный способ актуален при переоборудовании больших объемных зданий в многофункциональные центры.

Несмотря на все свои достоинства кессонное перекрытие более популярно в европейских странах, чем в России и в частности в Москве.

Кессонные перекрытия как эффективный тип ребристых плит

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 23.11.2016 2016-11-23

Статья просмотрена: 4711 раз

Библиографическое описание:

Кибкало А. В., Волков М. Д. Кессонные перекрытия как эффективный тип ребристых плит // Молодой ученый. — 2016. — №25. — С. 37-40. — URL https://moluch.ru/archive/129/35707/ (дата обращения: 05.04.2020).

В статье рассмотрены кессонные перекрытия, технология их возведения и принцип работы. Проведен анализ монолитного и сборно-монолитного способов устройства кессонного перекрытия. Сделано сравнение кессонных перекрытий, сооруженных этими способами со сплошной монолитной плитной. Возведение кессонных перекрытий имеет ряд серьезных достоинств с экономической и технологической точек зрения.

Ключевые слова: кессонные перекрытия, ребристые плиты, гражданское строительство, промышленное строительство, конструкции перекрытий, безбалочные перекрытия

Поиск оптимальных типов конструкции является одной из мотиваций развития науки в строительстве, которые бы экономили время и деньги, а так же не уступали по прочностным характеристикам своим аналогам.

Одной из самых важных проблем строительной отрасли является уменьшение расходных материалов и массы возводимых частей здания, это возможно за счет:

– применения новых эффективных конструкций;

– использования преднапряженных элементов здания;

– интенсивного внедрения легких бетонов [1].

В нашей стране в строительстве гражданских и промышленных зданий только начинается внедрение монолитных конструкций эффективных конструктивных форм, внедрение которых, бесспорно, снизит себестоимость при возведении и реконструкции строительных объектов. Это напрямую зависит от мало проработанности методик проектирования подобных конструкций в отечественной отрасли строительства.

Во многих европейских странах в промышленном строительстве, для снижения массы перекрытий возводимых из тяжелого монолитного бетона применяют перекрытия эффективных форм.

Однопролетные плиты из железобетона, имеющие сплошное сечение наиболее экономичны при длине пролета до 4,5 м. Пролет возможно увеличить за счет опирания плиты по контуру. В таком случае появляется возможность перекрывать большие площади. Для уменьшения затрат бетона при возведении перекрытий, а следовательно и сокращение нагрузок на несущие конструкции и фундаменты, целесообразно использовать монолитные ребристые перекрытия [2].

Кессонное перекрытие (рис. 1) является разновидностью ребристого перекрытия, его иначе называют часторебристым, частобалочным или вафельным железобетонным перекрытием.

Рис. 1. Кессонное перекрытие

Кессонное перекрытие представляет собой ребристую конструкцию с взаимно перпендикулярно расположенными армированными ребрами в нижней зоне. Применение монолитного ребристого перекрытия, по сравнению с весом плоских плит или монолитным перекрытием по профилированному листу, приводит к уменьшению расхода бетона на возведение перекрытия и нагрузок на вертикальные несущие стены, фундаменты здания. Следовательно происходит сокращение затрат на его возведение. Происходит уменьшение собственного веса перекрытия — от 40 % до 60 %, в то же время жесткость конструкции самой плиты перекрытия повышается, что позволяет устраивать большие пролеты без устройства промежуточных опор. Полученная толщина такого перекрытия значительно меньше плоского.

Кессонное перекрытие состоит из плит, опертых по контуру на систему взаимно перпендикулярных балок. Плиты жестко сопрягаются с балками, и шарнирно при опирании на стены. Оптимальное соотношение сторон для помещений с кессонными перекрытиями находится в пределах 1…1,5. Балки могут располагаться как перпендикулярно, так и под углом 45° (более редкий вариант) к сторонам перекрываемого помещения. Нормированная высота балок в обоих направлений должна быть одинаковой и составлять не менее 1/20 пролета. Толщина плит кессонного перекрытия составляет 6…7 см, толщина ребер меняется от 10 до 20 см [3,4].

Для устройства кессонного монолитного перекрытия используется модульная система опалубок, состоящих из телескопических стоек, обрешетки, располагаемой с учетом размеров кессоннообразователей. Самый распространенный вид кессонных опалубок — самонесущая опалубочная система типа «Skydome» (рис. 2). Все элементы опалубки заводского изготовления, система не нуждается в арматуре или специальных защитных приспособлениях. Кессоннообразователи раскладывают по обрешетке, они имеют не высокую адгезию по отношению к бетону и легко удаляются после набора бетоном необходимой прочности [4].

Рис. 2. Кессонная опалубка типа «Skydome»

Читать еще:  Плиты Перекрытие пустотные технические характеристики

Сопоставление технико-экономических показателей монолитного кессонного перекрытия и сплошной монолитной плиты при одинаковых нагрузках и граничных условиях показывает, что в результате снижения массы первого удается увеличить толщину перекрытия на 40 % с одновременной экономией 15 % бетона за счет удаления его из нижней растянутой зоны [5].

Технико-экономические показатели устройства перекрытий при пролете 12 м, и кратковременной нормативной нагрузке 6 кН/м 2

Характеристика

Толщина, см

Расход бетона, м 3

Расход рабочей арматуры, кг/м 2

Кессонные плиты Перекрытие

Особенности расчета кессонных перекрытий

Лоскутов И.С. Глотов Д.А.

В современном мире экономическая эффективность играет одну из важных ролей, в том числе и строительных конструкциях. Одной из важных проблем строительной отрасли является снижение массы возводимых зданий и уменьшение расходных материалов. Как известно, снижение массы зданий может быть достигнуто за счет применения новых эффективных конструктивных форм, использования предварительно напряженных конструкций, увеличения применения легких бетонов на пористых заполнителях и т.д.

Для снижения массы перекрытий, возводимых из тяжелого монолитного бетона, в зарубежных странах широко применяют перекрытия эффективных конструктивных форм. Например, во многих европейских странах возводят монолитные кессонные перекрытия (рис. 1), перекрытия с оставляемыми в толще конструкции элементами в виде пустотелых бетонных блоков, пластмассовых шаров (рис. 2) и т.п. Эти элементы играют роль съемной или несъемной опалубки, формируя пространство для получения кессонной структуры из монолитного бетона, заполняют часть конструкции перекрытия, одновременно образуя пустоты и уменьшая массу перекрытий. Данные конструктивные решения призваны снизить массу перекрытий и тем самым снизить массу здания в целом.

Рисунок1. Опалубка skydome

Рисунок 2. Опалубка cobiax

В современном отечественном производстве крайне редко встречаются монолитные конструкции эффективных конструктивных форм, внедрение которых, несомненно, снизило бы себестоимость вновь возводимых и реконструируемых строительных объектов.

Одной из причин такого положения дел связано с не достаточно развитой теорией расчета и конструирования подобных конструкций в отечественной строительной индустрии.

Задача этой статьи развеять миф о сложности расчета и конструирования кессонных перекрытий. Далее по тексту речь пойдет именно о них.

Расчеты любых конструкций начинают со сбора нагрузок. В соответствии с СНиП 2.01.07-85* и СТО 36554501-015-2008 «Нагрузки и воздействия» перекрытия рассчитываются на действия расчетных постоянных, длительных и кратковременных нагрузок, особых нагрузок, а также их расчетных сочетаний.

Пространственная конструктивная схема перекрытия является статически неопределимой. Расчет можно производить по формулам, выведенным аналитически, а так же можно воспользоваться расчетными комплексами, использующими метод конечных элементов.

В данной статье для расчетов перекрытия используется вычислительный комплекс SCAD версии 11.3.

В конструкции монолитного перекрытия кессонного типа бетон удален из растянутой зоны сечения, в которой сохранены лишь ребра, в которых расположена растянутая арматура. Следовательно, конструкцию кессонного перекрытия условно можно разделить на полку и ребра. Ребра является системой взаимно перпендикулярных балок связанных между собой. В свою очередь все элементы перекрытия монолитно связаны друг с другом и представляют собой единый диск покрытия/перекрытия.

Рассмотрим расчет кессонной плиты на примере свободно опертой плиты по 4-м сторонам [2].

Размеры плиты в плане 9х11,55м. Общая толщина плиты 460мм, в том числе толщина полки 60мм (рис 3).

Расчетные длины ребер:

Расчетные пролеты плит:

Нагрузка на 1 м .кв. плиты без учета веса ребра g н =236кг

Временная нагрузка принята p н =300 кг/м.кв.

q = g н х1,1+ p н х1,4=680кг/м.кв.

Нагрузка на 1 кв.м. плиты с учетом веса ребер:

Рис. 3. Расчетная схема.

Расчет по формулам из [2] приводить не будем, воспользуемся уже готовыми ответами. Стоит только отметить, что методика в [2] основана на результатах экспериментов и следовательно значения усилий полученные таким способом могут быть приняты за эталон. На рисунке 4 представлено поперечное сечение плиты с ребром.

Рис. 4. Фрагмент фактического сечения кессонной плиты

Моделирование кессонного перекрытия в вычислительных комплексах можно выполнить различными способами. Рассмотрим несколько основных способов, которыми пользуются современные расчетчики.

Первый способ описан в [3].

Моделирование плиты заключается в том, что полка задается оболочечными элементами, а ребра стержневым элементом, отнесенным от полки абсолютно жестким телом (или жесткой вставкой) на величину равную:

Где hp – высота ребра без учета толщины полки, h п – толщина полки.

Рис. 5. Моделирование перекрытия оболочечными элементами и стержнями с использованием абсолютно жестких вставок.

Рис. 5.1. Моделирование перекрытия оболочечными элементами и стержнями с использованием абсолютно жестких вставок.

Второй способ так же описан в [3].

Моделирование плиты заключается в том, что полка задается оболочечными элементами, а ребра стержневым элементом в виде тавра. При этом центр тяжести тавра, совпадает со срединной линией полки рис. 6. свесы полок принимаются равными b пл =3хhп.

Рис. 6. Моделирование перекрытия оболочечными элементами и стержнями в виде тавра.

Рис. 6.1. Моделирование перекрытия оболочечными элементами и стержнями в виде тавра.

Третий способ моделирования.

Кессонное перекрытие моделировать пластинами определенной жесткости, для учета взаимовлиянии, перераспределения напряжений, элементов монолитной конструкции. Т.к. при моделировании пластинами создание схемы в SCAD, ведется от нейтральной линии возникает необходимость учесть эксцентриситет стыков перпендикулярных элементов в узлах, так же условия совместимости деформаций пластин будут выполнены в случае присоединения пластин в узлах, что и предлагается сделать при помощью абсолютно жестких тел которые изображены на рисунке 7 в виде желтых вертикальных вставок. Элементам кессонных конструкции назначены типы конечных элементов:

полки – прямоугольный КЭ плиты 11 (со степеням свободы Z, Ux, Uy);

ребро – прямоугольный КЭ оболочки 41 (со степеням свободы X, Y ,Z, Ux, Uy, Uz).

Рис. 7. моделирование плиты при помощи пластинчатых и оболочечных элементов с использованием абсолютно жестких тел.

Четвертый способ моделирования.

Кессонное перекрытие моделировать пластинами определенной жесткости, для учета взаимовлиянии, перераспределения напряжений, элементов монолитной конструкции. В данной схеме в отличии от предыдущей абсолютно жесткие тела не используются (рис. 8). Элементам кессонных конструкции назначены типы конечных элементов:

полки – прямоугольный КЭ плиты 11 (со степеням свободы Z, Ux, Uy);

ребро – прямоугольный КЭ оболочки 41 (со степеням свободы X, Y ,Z, Ux, Uy, Uz).

Рис. 8. моделирование плиты при помощи пластинчатых и оболочечных элементов.

Усилия в перекрытии, смоделированного оболочечными элементами вычисляем по формулам сопротивления материалов.

Момент рассчитывается по формуле:

y – расстояние от нейтральной оси до наружной грани растянутой зоны;

J – момент инерции сечения (какого сечения , относительно какой оси?);

σx – нормальные напряжения, вычисленные в SCAD для упругого материала.

Поперечная сила рассчитывается по формуле:

Txy – касательные напряжения (вычисленные в SCAD).;

F – площадь сечения элемента балки.

Не будем заострять внимание на процесс расчета по всем 3-м способам. Полученные данные расчетов сводим в таблицу 1 для удобства дальнейшего анализа.

Кессонные перекрытия

Перекрытие – неотъемлемая часть здания. С появлением такого материала как бетон появились более широкие возможности в возведении зданий вообще и перекрытий в частности. Сочетание бетона и стальной арматуры позволило перекрытиям из железобетона занять прочную позицию в строительной области. Особую роль в возведении зданий играют монолитные железобетонные перекрытия. Однако помимо преимуществ у железобетона есть существенный недостаток – большой собственный вес. Что и накладывает основное ограничение на область его применения.

В данной работе рассмотрено одно из решений, позволяющее снизить влияние данного недостатка, а следовательно и расширить область применения монолитных железобетонных перекрытий в строительстве зданий.

Читать еще:  Армопояс под деревянные балки Перекрытие

В работе приводится описание конструктивного решения по снижению веса железобетонных перекрытий. Дается определение принятым обозначениям. Кратко приводится история развития и область применения данных решений.

Отдельная глава посвящена вопросам проектирования. Описывается методика определения основных геометрических размеров конструкций в зависимости от пролетов, нагрузки и режима. Подробно рассмотрены вопросы расчетного обоснования принятых решений. Так же уделено внимание конструктивным особенностям данных перекрытий с примерами различных узлов.

Подробно рассмотрены технологические особенности возведения предложенных перекрытий. Рассматриваются различные опалубочные системы, дается оценка преимуществам и недостаткам этих систем.

В конце работы дается технико-экономическое с другими конструкциями, способными решить аналогичные задачи.

Данная работа будет интересна как для студентов строительных ВУЗов так и для инженеров-практиков.

1. Описание, история развития и применения.

С изобретением железобетона в строительстве началась новая эпоха. Эффективность железобетона и его свойства, сразу же, привлекли внимание строителей. В России уже в 1861 году в Петербурге было построено первое здание Госбанка из монолитного железобетона. К началу XX века был уже накоплен значительный опыт строительства из монолитного железобетона во всем мире. Для гражданских и общественных зданий железобетон в основном использовался в колоннах и перекрытиях.

Железобетонные плоские перекрытия – наиболее распространенные конструкции, применяемые в строительстве зданий. По конструктивной схеме перекрытия подразделяют на две основные группы: балочные и безбалочные. В балочных перекрытиях балки расположены в одном или двух направлениях, работают совместно с опирающимися на них плитами перекрытий. В безбалочных перекрытиях плита опирается непосредственно на колонны.

Преимущество балочных перекрытий заключается в относительной простоте и ясности расчетной схемы. Однако, балочные перекрытия для жилых и общественных зданий создают целый ряд неудобств, связанных с прокладкой инженерных сетей, неровными потолками, санитарными требованиями и т.д.

В безбалочных перекрытиях данные неудобства отсутствуют. Однако при сохранении сетки вертикальных несущих конструкций как для балочной схемы собственный вес безбалочных перекрытий на много (иногда в несколько раз) больше балочных.

Несмотря на утяжеление конструкций в результате применения сплошных перекрытий строительство зданий со сплошными перекрытиями получило широкое распространение в нашей стране и в мире в связи с технологической простотой возведения таких перекрытий.

Основной вес монолитных конструкций приходится на бетон. Следовательно, чтобы облегчить перекрытие нужно удалить из него лишний бетон без потери несущей способности и жесткости при сохранении адекватного армирования.

Рассмотрев распределение нормальных напряжений фрагмента перекрытия в середине пролета можно заключить, что лишний бетон расположен в нейтральной зоне и зоне растягивающих напряжений. Однако для передачи напряжений из сжатой зоны в растянутую нужен бетон. Так же бетон нужен в растянутой зоне для обеспечения защитного слоя арматуры.

Принимая во внимание вышеизложенные выводы можно видоизменить плоское безбалочное перекрытие как это показано на рисунке 1.

При удалении бетона из растянутой зоны сохраняют лишь ребра шириной, необходимой для размещения арматуры растянутой зоны и обеспечения прочности панелей по наклонному сечению. При этом плиты в пролете между ребрами работают на изгиб как балки таврового сечения. Верхняя полка плиты также работает на местный изгиб между ребрами.

Рис.1.1 Внешний вид облегченного безбалочного перекрытия.

Такие плиты называются кессонными или кассетными. Термин «кессон» (по-французски «caisson», по-немецки «Kassette») в различных энциклопедиях объясняется по-разному, но везде можно четко отметить один общий признак, а именно: кессоном называется ящикообразное углубление в своде или балочном покрытии (рис. 2).

Большая немецкая энциклопедия Брокгауза (1931) добавляет: «он должен облегчать покрытие и членить его на несущие ребра».

Рис. 1.2 Фрагмент кессонного перекрытия.

Эта архитектурная форма получила свое начало в древнегреческом и римском искусстве, а именно от пустых пространств, являвшихся следствием взаимного пересечения продольных и поперечных балок, прикрывавшихся сверху настилкою, части которой, видимые между балками, скрашивались живописною или скульптурною орнаментацией.

Это определение можно уточнить дополнением: кессонами являются только те ритмические углубления, которые входят в систему перекрестных балок или другого сложного несущего каркаса.

Версия о происхождении кессона из деревянной конструкции имеет много сторонников и серьезно обоснована. Более раннее применение деревянных перекрытий с пересечением деревянных балок, конечно, предопределяло форму кессона. Другое доказательство находят в деревянных потолочных решетках, изображенных на египетских мозаиках и фресках. Отражение конструкции деревянного переплета можно указать в мраморных потолочных плитах Тезейона со сквозными квадратными отверстиями, закрытыми особыми пластинками, а также в безбалочных решетчатых кессонных плитах портика Кариатид в Эрехтейоне. Но, как указывает проф. Рончевский, углубления в потолочных плитах могли возникнуть и в каменотесном деле, в процессе работы над облегчением плит и оживлением их гладкой поверхности. Отметим, однако, что уменьшение веса получается здесь небольшое— на 10—15%, а высекание углублений требует значительного труда. По-видимому, декоративное значение углублений кессона в большинстве случаев играло первенствующую роль.

Примеры использования кессонов в архитектуре приведены на рис. 1.3-1.4.

Рис. 1.3. Конструкция купола Пантеона (по Дурму)

Рис. 1.4. Кессонный свод абсиды храма Венеры и Ромы в Риме

В конструкции монолитного перекрытия кессонного типа бетон удален из растянутой зоны сечения, в которой сохранены лишь ребра, в которых расположена растянутая арматура. Т.е. кессонное перекрытие представляет собой ребристую конструкцию с взаимно – перпендикулярно расположенными ребрами одинаковой высоты в нижней зоне (рис.1, 2).

В результате этого удается получить значительную экономию в весе по сравнению с перекрытиями сплошного сечения, либо существенно увеличить перекрываемые пролеты.

Идея строительства монолитных железобетонных кессонных перекрытий при новом строительстве не нова. В ряде учебников и пособий по железобетонным конструкциям, например [1], описана, по сути, полная программа изготовления кессонных перекрытий с использованием монолитной технологии на строительной площадке. Отметим, что в современной нормативной литературе существуют рекомендации об устройстве подобных перекрытий [2] и [3].

В практике монолитного строительства зданий и сооружений в России, относящиеся к периоду до 1934 г. известны случаи возведения кессонных перекрытий, например, в зданиях Центросоюза (1928-1934 гг., Москва, пр. Сахарова, 39, архитектор Ле Корбюзье, перекрытия ребрами вверх), в которых вся несущая конструкция выполнена с использованием монолитной технологии.

К сожалению, в последнее время о возведении монолитных кессонных перекрытий при новом строительстве, имеющих очевидные достоинства по сравнению с плоскими перекрытиями, в практическом строительстве известны лишь единичные упоминания.

В то же время кессонные перекрытия нашли широкое применение в практике строительства ряда европейских стран, в частности, в Испании, Великобритании, Германии, Италии и других странах. Здесь при строительстве административных зданий наиболее часто применяются каркасные конструктивные системы с устройством кессонных перекрытий.

Открытие в последнее десятилетие новых технологических приемов и механизмов, необходимость учета не только экономических требований, но и социальных, архитектурных, градостроительных и др. привело к повышению роли монолитного строительства. В настоящее время применение монолитного многоэтажного безригельного каркаса является одним из самых перспективных направлений в строительстве жилья, административных зданий и других сооружений, как в России, так и за рубежом. Кроме того, развитие вычислительной техники значительно упростило расчет сложных статически неопределимых систем. Это снизило материалоемкость и повлекло за собой увеличение объемов строительства зданий и сооружений с применением монолитных каркасов с облегченными безбалочными перекрытиями.

Изготовление кессонных перекрытий своими руками

Потолочное перекрытие является важнейшим элементом любого сооружения, отвечающим за надежность и безопасность всей конструкции. Кессонные перекрытия известны еще со времен Древнего Рима и зарекомендовали себя с хорошей стороны. Такие перекрытия находят широкое применение и сейчас, особенно за рубежом.

Читать еще:  Как утеплить плиты Перекрытие на чердаке?

Кессонное перекрытие — это перекрытие, состоящее из балок, направленных друг к другу под определенным углом.

Кессонные перекрытия имеют облегченную конструкцию, но это обстоятельство не ограничивает их применения. А вот преимущества и эстетичный вид создают им надлежащую рекламу. В настоящее время предлагается большой ассортимент кессонных элементов и приспособлений для их изготовления, что значительно облегчает монтаж перекрытия зданий.

Сущность кессонного перекрытия

Кессонное перекрытие представляет собой потолочное перекрытие из монолитных панелей, устанавливаемых непосредственно на угловые несущие колонны. Такая панель (плита) выполняется в виде перпендикулярно пересекающихся друг с другом ребер (балок), которые с помощью более тонкого бетонного слоя объединяются в монолитную конструкцию. Плита по виду напоминает форму вафли, поэтому ее иногда называют плитой вафельного типа. Обычно плита имеет вид квадрата, но может быть выполнена любой формы, в том числе и куполообразной.

Схема кессонного перекрытия.

В обычных монолитных перекрытиях крепление плит осуществляется через несущие балки. В отличие от них кессонные перекрытия включают в свой состав ребра, которые исполняют роль несущих балок. Ребра выполнены с шагом не более 150 см и образуют сетчатую структуру, что обеспечивает перераспределение нагрузки и достаточную ее прочность. В результате на общее бетонное основание плиты не приходится больших нагрузок, и оно служит в основном для создания единой монолитной конструкции, что позволяет уменьшить толщину слоя до 5-8 см.

Для увеличения надежности кессонного перекрытия плиты армируются. Плиты выпускаются общей толщиной от 25 до 45 см, при этом высота ребер, выступающих над основанием, составляет 20-40 см. В соответствии с принятыми нормами строительства высота ребра должна быть не менее 1/20 от длины пролета. Размеры плит выполняются по заказу и могут достигать 35х35 м.

Плита кессонного перекрытия может устанавливаться на стену или несущие колонны. В последнем случае достаточно четырех колонн, удерживающих конструкцию по углам. У плит такого крепления угловые квадраты сетки ребер заполняются бетоном полностью, т.е. на уровне верхней кромки ребра. Эти участки крепления плиты дополнительно армируются.

Преимущества кессонного перекрытия

Кессонные перекрытия имеют ряд преимуществ, обеспечивающих их широкое применение в европейских странах, особенно для промышленного строительства. К таким преимуществам можно отнести следующие. Ребристые плиты позволяют уменьшить расход бетона более чем на 50%, а арматуры — в 3 раза по сравнению с обычными балочными железобетонными конструкциями при аналогичной прочности.

Таблица сравнения сплошных монолитных и монолитных кессонных перекрытий.

Проектировщик сооружения расширяет свои возможности в варьировании толщины перекрытия и его формы. Принципиально возможно обеспечить любую заданную криволинейную форму вплоть до куполообразного и арочного типа. Отработана технология перекрытия стен или колонн с расстояниями между ними от 10 до 34 м. Уменьшение веса плит значительно снижает осевые нагрузки на стены или колонны, что, соответственно, ослабляет общую нагрузку на фундамент.

Признана высокая стойкость кессонных перекрытий к сейсмическим колебаниям. В сейсмоопасных зонах разрешается их применение при пролете более 6 м.

Если сравнивать с аналогичными по весу балочными монолитными плитами, то несущая способность ребристых конструкций в 2-3 раза выше. Можно смело устанавливать общую толщину перекрытия в 2-2,2 раза меньше, чем принято для обычных систем. Время строительства зданий с учетом меньшего числа монтируемых несущих элементов и за счет быстрого монтажа кессонов значительно сокращается. В целом можно добиться уменьшения затрат на строительно-монтажные работы более чем в 3 раза.

Изготовление кессонных перекрытий

Необходимый инструмент

При изготовлении и монтаже кессонного покрытия потребуется следующий инструмент:

Инструменты для укладки балок перекрытий.

  • болгарка;
  • электродрель;
  • миксер строительный;
  • набор ключей гаечных;
  • отвертка;
  • шуруповерт;
  • стамеска;
  • мастерок;
  • шпатель;
  • плоскогубцы;
  • ножовка;
  • ножовка по металлу;
  • рулетка;
  • линейка метровая;
  • отвес;
  • уровень.

Кессонные перекрытия лучше изготавливать прямо на месте строительства. Для этого используются специальные съемные опалубки, которые можно подразделить на три основных типа. Первый тип основан на применение стандартной системы типа «SKYDOME», в которую входят пластиковые элементы опалубки, а также стойки и рейки для ее монтажа. Второй (комбинированный) тип подразумевает изготовление временного деревянного (фанерного) настила, на который устанавливаются элементы стандартной опалубки. Наконец, третий вид представляет собой вариант из деревянного настила и самодельной фанерной опалубки. В этом случае иногда используется одноразовая конструкция, когда элементы выполнены из плотного картона с покрытием полиэтиленовой пленкой.

Схема расположения продольной арматуры в поперечном сечении балки перекрытия.

Заливка бетоном производится в два этапа, при этом арматура монтируется в порядке, обеспечивающем правильное ее расположение и фиксацию, исключающие смещение при заливке массы. В процессе изготовления устанавливаются специальные фиксаторы. Армирующие элементы также устанавливаются в два этапа. Вначале монтируются элементы в ребрах без верхней арматуры, но с хомутами. После заливки первой массы бетона (формирование ребер), монтируется армирующий каркас второй очереди с нижней и верхней продольной арматурой и с хомутами.

Перекрытие формируется из бетонной смеси с обычным или мелкозернистым наполнителем классом прочности не ниже В15 или пористых бетонов с классом прочности В12,5. Зернистость заполнителя определяется геометрическими параметрами ребер. По подвижности раствор должен соответствовать 8-10 см, а водоцементное отношение должно быть равно 0,5. Сам процесс заливки ничем не отличается от процесса изготовления стандартных бетонных конструкций.

Следует произвести уплотнение бетонной массы с помощью вибратора игольчатого типа диаметром не более 40 мм, который вводится в раствор вертикально или с небольшим наклоном.

В настоящее время в продаже предлагаются разборные опалубки, которые обеспечат необходимое качество и надежность плит. С их помощью можно сформировать кессонные потолки, создающие оригинальный дизайн. Такие опалубки имеют объемные пластиковые элементы размерами 74х80 см и глубиной от 20 до 40 см. Боковые грани объемных деталей имеют наклон в 18°, а их полный объем находится в пределах от 82 до 137 дм³. Такая конструкция ячейки обеспечивает объем воздушной части в диапазоне от 48 до 51% от всего объема плиты. Они имеют небольшой вес, легко переносятся и монтируются. В качестве армирующего элемента для основания предлагается арматурная сетка.

Кессонный потолок

Многие варианты современных дизайнов включают кессонные потолки. По аналогии с такими же перекрытиями, потолки состоят из пересекающихся ребер, создающих сетчатую конструкцию, и тонкого слоя, объединяющего все в единое целое. Кессонный потолок должен иметь легкий вес и привлекательный вид — несущие свойства для такого элемента совсем необязательны.

Схема кессонного потолка.

Конструктивно они имеют три группы элементов — ребра (балки), обеспечивающие жесткость; легкое основание, объединяющее систему; декорирующие детали. В качестве декорирующих деталей находят применение карнизы, бордюры, узорчатые розетки.

Чаще всего кессонные потолки выполняются из дерева или пластика (обычно полиуретана). Основание может выполняться из ДСП, фанеры, пластмассовых листов, гипсокартона. Декорирующие элементы прекрасно смотрятся, если их отлить из гипса. Внутри ячеек кессонного потолка прекрасно впишутся встроенные светильники. Создавая разную конфигурацию ребрам, можно обеспечить разное световое рассеивание.

Кессонные перекрытия находят свою ячейку в строительной индустрии. Использование такой конструкции позволяет значительно снизить расходы на строительство.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector