Войти  |  Регистрация
Авторизация

Плита перекрытия в балочных перекрытиях высотных зданий



Требования к плите перекрытия. Важным элементом, характеризующим конструкцию балочного перекрытия (имеющего второстепенные балки, а при необходимости и дополнительные балки), является плита перекрытия. К ней предъявляются следующие требования:
- статические - несущая способность и жесткость в вертикальном направлении (в монтажном и эксплуатационном состояниях), способность распределять и воспринимать сосредоточенные силы; способность воспринимать горизонтальные нагрузки (в монтажном и эксплуатационном состоянии); способность совместной статической работы плиты с остальными конструкциями перекрытия, в результате чего создается рациональная конструкция перекрытия;
- конструктивные - низкая материалоемкость (не абсурдная, так как в противоположном случае возникают проблемы с жесткостью, звукоизоляцией); малая конструктивная высота плиты и перекрытия; обеспечение хороших конструктивных решений полов, изоляции и нижнего (подвесного) потолка; обеспечение возможности размещения разных видов сетей, горизонтальных отверстий для шахт, лестниц и т.п.;
- строительной физики - хорошие акустические свойства; стойкость против коррозии; стойкость против пожара (огнестойкость);
- изготовления и монтажа — простейшее изготовление, малая трудоемкость: быстрый монтаж без требований применения сложных монтажных приспособлений; возможность выполнения рабочей площадки без дополнительных временных подкреплений; возможность обеспечения поточности совмещения разных работ в процессе монтажа конструкций; малая зависимость выполнения плиты от климатических факторов (времен года);
- экономические - низкая стоимость, применение распространенных материалов и изделий, применение проверенной технологии изготовления.
Типы плит перекрытий. В высотных зданиях со стальными конструкциями в зависимости от использованного материала применяют следующие типы плит перекрытий:
- стальные - гладкий лист, в случае необходимости с ребрами, перекрестная конструкция, профилированные листы;
- керамические (силикатные) - обожженной глины, легкого бетона, простого бетона;
- из армированного бетона - монолитного, сборного, сборно-монолитного. монолитного с применением стальных листов.
Стальные настилы (листы) перекрытий в жилых и общественных зданиях применяют редко - только в технологических этажах. В промышленных зданиях с тяжелым оборудованием и требованиями свободной планировки применяют ребристые и рифленые стальные листы или перекрестные плиты типа "техническая", "сквозная" и др. К группе стальных настилов относят и кровельные панели, которые являются одним из несущих элементов плиты (в случае набетонки они выполняют функцию опалубки).
Керамические плиты или вкладыши из-за их низкой несущей способности применяются в ребристых перекрытиях, в перекрытиях с вкладышами или в перекрытиях с дополнительными балками. Эти типы перекрытий из-за их большой трудоемкости, иногда большой массы и мокрых процессов работ, ограниченной несущей способности и небольшой жесткости в горизонтальной плоскости в высотных зданиях со стальными конструкциями применяются редко. Преимущественно применяют плиты перекрытий из армированного бетона, к которым относятся и панели из стального листа с армированной набетонной.
Железобетонные плиты перекрытий подразделяются на группы и классы. Главными группами являются технология изготовления, статическая загруженность, сечение плиты и совместная работа плиты со стальной балкой. Классы принимаются таким образом, чтобы были охвачены наиболее часто встречающиеся виды конструкций. В табл. 6.2 перечислены возможные типы железобетонных плит. Если учесть принятые классы, то получим комбинацию (4х4х4х2) = 128 типов, и принятые подклассы, то получим (9х4х7х4) = 1008 типов плит перекрытий. Однако определенный класс или подкласс одной группы автоматически связывает или исключает некоторые классы или подклассы другой группы, например монолитная плита не будет иметь облегченное сечение, сборная плита не будет иметь сечение из стального листа и железобетона. Учитывая это, число типов на практике будет значительно меньшим.
Плита перекрытия в балочных перекрытиях высотных зданий

Статическая загруженность для плит выражается максимальным изгибающим моментом M = αq2, где α - коэффициент неразрезности (простая или неразрезная балка, работа плиты в одном или в двух направлениях); q - результирующая нагрузка; l - расчетный пролет. Очевидно, что здесь главным фактором является пролет, который бывает решающим для принятия толщины плиты (статической высоты). Статическая загруженность в этом случае проявляется в виде толщины плиты. В перекрытиях с второстепенными балками преобладает работа плиты в одном направлении: сборные плиты работают как простые балки, монолитные плиты — как неразрезные.
Сечение плиты зависит, например, от технологии изготовления. При применении монолитного бетона, как правило, сечение плиты сплошное постоянное, в исключительных случаях с вутами. В сборных плитах кроме постоянного сечения применяют облегченные сечения. Однако облегчение в этом случае не дает большой экономии, так как плиты перекрытия имеют или относительно малый пролет и экономия связана с усложнением изготовления и конструктивного решения (заливка швов, трудность обеспечения совместной работы с балками, затруднения с прокладкой сетей) и снижением звукоизоляции.
Плиты перекрытий, состоящие из стального листа и слоя бетона. Характеристика и типы. Плиты перекрытий, состоящие из стального листа И слоя бетона, лишены многих недостатков, присущих традиционным железобетонным плитам в части опалубки или их сборного изготовления. Снижается трудоемкость на строительной площадке, полностью отсутствует традиционная опалубка, время твердения бетона не проявляется в строительном технологическом процессе как перерыв, чем ликвидируется недостаток мокрого процесса. Улучшается технологичность и безопасность монтажных и строительных работ, представляется возможность более широко развернуть монтажные и строительные работы. В Чехии существуют влагоприятные условия по применению этого типа конструкций, так как лист и изделия из него доступны и изготовляются на заводах по расширенному сортаменту.
Панели перекрытий изготовляются из стальных листов толщиной 0,8-2 мм. Профилирование листов выполняется разными технологическими процессами (вытяжкой, профилированием, прессованием и т.п.). Листы опираются на балки перекрытия и по ним выполняется набетонка. С точки зрения статической совместной работы листов и набетонки различают следующие варианты:
- лист является самостоятельным несущим элементом плиты перекрытия, верхний слой набетонки выполняет только функции распределения нагрузки;
- лист является только опалубкой (так называемой оставляемой) для железобетонной плиты;
- лист работает совместно с бетоном, т.е. плиты перекрытия в этом случае являются комплексной конструкцией, состоящей из несущих составляющих - листа и набетонки.
Совместная работа листа с бетоном связана со многими неопределенностями, либо для этого необходимы сложные устройства, поэтому эффективно (одновременно повышается надежность) при определении арматуры набетонки принимать первый вариант (всю нагрузку воспринимает листовая панель) или второй (лист является оставляемой опалубкой), в котором нагрузка (иногда уменьшенная на значение собственной массы бетона) воспринимается железобетонной плитой. При определении арматуры во втором случае, если учитывается собственная масса бетона и обеспечивается защитный слой арматуры, одновременно решается вопрос об огнестойкости плиты. В этом случае нет необходимости защищать плиту перекрытия, состоящую из листа и бетона, от воздействия пожара.
Вид, профилирование и толщина стальных листов зависят от массы набетонки и интенсивности нагружения.
Листы для плит перекрытий в зависимости от их статической работы можно подразделить: на тонкостенные профилированные листы с малыми или большими волнами (работают как тонкостенные профили, при отсутствии армирования бетона - как балка с ломаным сечением); на плоские листы с разными типами ребер в пролете, прочно прикрепленные к балкам; на непрерывные плоские листы. прикрепленные к балкам с обеспечением стрелки прогиба в пролетах и с закреплением в крайнем пролете на горизонтальные усилия (работают как мембраны).
Типы листов для плит перекрытия можно охрактеризовать с разных точек зрения: статической (их статическая работа от вертикальной нагрузки, сцепление стальных листов с бетоном, способность воспринимать горизонтальные нагрузки, что важно с точки зрения устройства горизонтальных связей, способность совместной работы листов с бетоном и со стальными балками); конструктивной (прикрепления к балкам, приспособляемость к различным требованиям, как например, разные пролеты, горизонтальные отверстия и т.п., плотность соединений листов, служащих опалубкой, способ защиты поверхности и т.п.); технологической; экономической.
Плита перекрытия в балочных перекрытиях высотных зданий

Плита с профилированными листами. Профилированные листы в зависимости от высоты панелей и волн подразделяют на три группы (рис. 6.21):
- с большими волнами из листов толщиной 2-3 мм, высотой до 200 мм; могут быть в виде отдельных профилей или панелей. Профили можно применять для больших пролетов (до 8 м);
- со средними волнами из листов толщиной 0,8-1,5 мм, высотой 50-100 мм, применяются для пролетов 1,2-4,5 м. Одним из первых типов этой группы был волнистый лист (который был разработан и применялся для других целей);
- с мелкими волнами из листов толщиной 0,6-1 мм, высотой 25-35 мм, применяются для пролетов 0,8-1,2 м. Лист можно поставлять в рулонах. Применяются листы типа HOLORIB с трапециевидными волнами, которые дают возможность простейшим способом подвешивать коммуникации и потолки.
С целью устройства каналов для прокладки электросетей и одновременно с целью повышения несущей способности панелей в вертикальном и горизонтальном направлениях, можно соединять профилированные листы с плоскими или профилированными листами, образуя единый профиль (рис. 6.22).
Восточнословацкий металлургический завод изготовляет в большом ассортименте трапециевидные профили, которые в Чехии нашли широкое применение. Они поставляются большей частью оцинкованными, иногда без оцинковки. В горизонтальных конструкциях почти всегда листы соединяются с набетонкой: в кровельных конструкциях применяется легкий бетон и в перекрытиях нормальный бетон с арматурой. Профилированные листы обычно укладываются на верхние пояса балок перекрытия.
Плита перекрытия в балочных перекрытиях высотных зданий

Листы присоединяют к балкам сваркой глубоким проплавлением (однако сварка нарушает оцинковку), пристрелкой дюбелями или полуавтоматической приваркой круглых коротышей с головкой (рис. 6.23), которые одновременно обеспечивают совместную работу листа с бетоном и стальной балкой перекрытия (рис. 6.24). Полуавтоматическая приварка коротышей является прогрессивной технологией, которая требует строгой технологической дисциплины (полки балок должны быть очищены и поверхность их должна быть или не окрашена или окрашена краской, которая проводит электрический ток, — в Чехии в соответствии с нормой S 2357). Эта технология характеризуется большим потреблением электроэнергии и ее применяют при наличии больших площадей перекрытий.
С конструктивной точки зрения профилированные листы с волнами большой высоты имеют свои преимущества, так как они достаточно длинные (до 8 м), в результате чего достигается экономия металла за счет меньшего числа стыков, уменьшаются работы на строительной площадке и увеличиваются жесткость и несущая способность. Однако при сильном ветре значительно усложняются манипуляции с панелями, имеющими большие площади. Опирание листов на верхние пояса балок перекрытий может привести к большим конструктивным высотам перекрытий; определенное улучшение можно достичь при расположении верхних поясов балок в теле бетонной плиты (рис. 6.25).
Статические проблемы делятся на две основные группы: работает только лист (например, монтажное состояние), с листом совместно работает набетонка (эксплуатационное состояние). Рассмотрим восприятие комплексной плитой разных нагрузок.
Плита перекрытия в балочных перекрытиях высотных зданий

Восприятие вертикальной нагрузки панелью из листа. Трапециевидный лист является тонкостенной конструкцией, работающей как балка с сечением ломаного очертания, или тонкостенным профилем без поперечного закрепления, которого нет даже на опорах. Несущую способность материала не удается полностью использовать, так как разрушение происходит либо из-за потери устойчивости сжатого пояса, либо из-за местной потери устойчивости пояса или стенок, а также из-за комбинации этих видов потери устойчивости. Рассматриваются возможности повышения несущей способности панелей из листов, например в профилированных листах с большими волнами выполняются дополнительные рифления поясов и т.п. Устройство диафрагм на опорах вызывает большие технологические и конструктивные трудности. После затвердения бетона значительно повышаются местная устойчивость и общая устойчивость стенок и поясов. Однако остается не вполне изученной совместная работа слоя бетона и листа. Так как поверхность листов ровная и гладкая, часто оцинкованная и загрязненная, что сцепление бетона с листом мало. Искусственное повышение сцепления, например за счет изменения профиля волн или выполнения выдавленных точек и рифлений в стенках и поясах, приварка арматуры к листу приводят к значительным усложнениям, поэтому только установка круглых коротышей с головками над опорами панелей, т.е. в местах расположения балок (является методом, препятствующим сдвигу набетонки по листу. Совместная работа листов и бетона в направлении волн также ненадежна, поэтому с ней нельзя полностью считаться при подборе и проверке листов или арматуры.
Восприятие нагрузки в плоскости панели из листа. Плита, состоящая из профилированных листов и слоя бетона, неровная, поэтому восприятие сил в ее плоскости очень сложное. Работа конструкции в этом направлении также ухудшается из-за отсутствия диафрагм на опоре, которые обеспечивали бы восприятие сил хотя бы отдельными стенками профиля. Часто дебатируется вопрос о способности плиты, изготовленной из профилированных листов, воспринимать силы сдвига, которые возникают в ней, когда плита является частью системы горизонтальной жесткости. Hecyщая способность в горизонтальном направлении будет зависеть от многих факторов, как, например, типа конструкций перекрытия, типа листов, расстояния между опорами и от взаимного соединения листов с балками и т.п. Эти вопросы были подробно исследованы в научно-исследовательском институте VUPS, при этом существует аналогия с совместной работой легких ограждающих конструкций с несущими стальными конструкциями.
Обеспечение совместной работы плиты, состоящей из листов и бетона, со стальными балками. Применение деталей для обеспечения совместной работы, например выполненных из уголков, из обрезков двутавровых и тавровых профилей, невозможно, так как они препятствовали бы укладке профилированных листов. Поэтому единственным возможным способом обеспечения совместности работы является применение круглых коротышей, приваренных полуавтоматической сваркой.
При обеспечении совместной работы плиты, состоящей из листа и бетона, CO стальными балками встречаются два случая: ребра листа параллельны или перпендикулярны направлению балок. Применяя специальные профилированные листы возле балок (рис. 6.24), достигается увеличение площади сечения, работающего совместно с балкой.
Учитывая, что плита перекрытия не имеет постоянной толщины, определение ее совместной работы со стальными балками перекрытия более сложное, так как очень трудно определить ширину плиты, совместно работающую с балкой. В институте VUPS ширина плиты, работающая совместно с балкой, определена экспериментально и результаты эксперимента были включены в нормы.
Плита с плоскими листами, усиленными ребрами. На многих объектах Применяют плоские листы толщиной 1,2—1,5 мм, усиленные штампованными ребрами, для пролетов 1,2 и 1,5 м. Их изготовляют штамповкой из обычного листа, имеющего хорошие свойства деформирования (удлинения - например, из стали марки 11 300, 20). Из условия изготовления и манипуляции с листами наиболее предпочтительна ширина 1,2 м (или 1,5 м) и длина 1,6—3 м (рис. 6.26). Листы соединяются с балками прерывистыми сварными швами в местах расположения штампованных ребер, их также соединяют между собой и в местах поперечных соединений. До 1978 г. в строительной практике Чехии было примерно 400 000 м2 таких листов (рис. 6.27).
Плита перекрытия в балочных перекрытиях высотных зданий

Co статической точки зрения эти листы плит перекрытия работают при трех стадиях нагружения (рис. 6.28): лист имеет простое опирание на балки. Он так работает перед присоединением его к балкам, воспринимает только собственную массу, по нему нельзя ходить; лист присоединен к балкам прерывистыми сварными швами, работает как балка, а при неподвижных в горизонтальном направлении опорах — как мембрана. В этой стадии он выполняет функции опалубки и воспринимает массу свежеуложенной бетонной смеси; после затвердения бетона и достижения им сцепления с листом возникает комплексная плита, в которой совместно работают лист и бетон.
Плита перекрытия в балочных перекрытиях высотных зданий

Статическим преимуществом плоских листов является их способность воспринимать и при монтаже в своей плоскости относительно большие сдвигающие напряжения, т.е. совместно с балками перекрытия выполнять функции горизонтальной диафрагмы жесткости (без устройства решетчатых горизонтальных связей). Обеспечение совместной работы плиты, состоящей из листа и бетона, с балками осуществляется или обычными жесткими деталями, или круглыми коротышами, привариваемыми к верхним поясам балок.
Небольшие отверстия в плите перекрытия обычно выполняют следующим образом. В соответствующей части листа укладывают пробку из дерева или легкого материала, которую после твердения бетона удаляют и газовой резкой вырезают отверстие нужного размера (например, для пропуска вертикальных коммуникаций). Отверстие больших размеров (более 50x50 см) рекомендуется обрамлять ребрами из уголков или полосы.
Рассмотрим несколько примеров наиболее эффективного расположения листов перекрытия. Листы укладывают на верхние пояса балок перекрытия (рис. 6.29), расположенные с шагом 1,2 или 1,5 м. Как правило, на этом же уровне расположен и верхний пояс главных балок. В этом случае плита перекрытия имеет всюду одинаковую толщину, что особенно выгодно при укладке арматурных сеток. Если необходимо выдержать большие расстояния между второстепенными балками (более 1,5 м), то между ними предусматривают дополнительные балки на расстоянии 1,2 или 1,5 м. В этом случае возможны два конструктивных решения: дополнительные балки располагаются ниже плиты (рис. 6.30, а) или дополнительные балки пролетом до 3,6 м располагаются в пределах толщины плиты и листы укладываются на нижние пояса этих балок (рис. 6.30, б). Каждое из решений имеет свои преимущества и недостатки. По рис. 6.30, а плита перекрытия более тонкая и имеет более простое армирование, так как работает только на пролет, равный расстоянию между дополнительными балками, однако дополнительные балки вызывают и дополнительные трудозатраты по их монтажу и соединениям, а также по защите их от коррозии и пожара. По рис. 6.30, б дополнительные балки имеют высоту, равную или меньшую толщины перекрытия; они располагаются над банками перекрытия, выполняются неразрезными, их крепление к балкам перекрытия очень простое. После приварки дополнительных балок к балкам перекрытия обеспечивается совместная работа всех балок перекрытия с плитой. Однако плита перекрытия работает только одним пролетом, длина которого равняется расстоянию между второстепенными балками перекрытия. Вместе с тем здесь уменьшается число второстепенных балок, а значит, меньшее число стальных конструкций надо защищать от коррозии и пожара.
Плита перекрытия в балочных перекрытиях высотных зданий

Преимуществом плоских листов является относительно малая высота перекрытия. Если элементом, лимитирующим высоту перекрытия, является главная балка, то его высоту можно увеличить всего на несколько сантим за счет расположения верхнего пояса балки на уровне верха железобетонной плиты (рис. 6.31, б), чем достигается и простейший способ объединения его с плитой перекрытия для совместной работы. Определенным недостатком плоских листов являются отсутствие их оцинковки и необходимость ручной сварки на монтаже.
Плита с мембранными листами. При больших длинах зданий, когда в Конструкции перекрытия, например, отсутствуют отверстия, можно эффективно применять мембранные листы малой толщины (0,7-0,2 мм), большей частью оцинкованные (рис. 6.32). Рулонные листы монтируют со стрелкой прогиба, прикрепляют к балкам, и в крайних пролетах обеспечивают восприятие горизонтальных сил. При применении этих листов меньше монтажных сварных соединений по сравнению с плоскими листами и для их прикрепления можно применить пристрелку дюбелями или круглые коротыши, приваренные полуавтоматической сваркой; так как лист тонкий, то в местах крепления сверху на лист укладывают шайбы из листа или уголков. Оправдано решение, при котором крайний пролет выполняют из плоских листов, создающих горизонтальную конструкцию для восприятия горизонтальных растягивающих сил от листов мембраны и одновременно рабочую площадку (рис. 6.33, б). Мембранные листы эффективны для пролетов 1,2-3 м, и, как и профилированные листы, они не требуют точного модульного расстояния между балками, т.е. могут применяться для зданий нестандартных размеров. Их недостатком являются большая трудоемкость, сложность обеспечения безопасности проводимых работ, отсутствие соединений листов в продольном направлении, неработоспособность в горизонтальной плоскости, в результате чего возникает необходимость предусматривать дополнительно горизонтальные жесткости в конструкции здания, а также очень трудно обеспечить совместную работу плиты с балками.
Плита перекрытия в балочных перекрытиях высотных зданий

Добавить комментарий
Ваше Имя:
Ваш E-Mail:
  • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
    heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
    winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
    worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
    expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
    disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
    joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
    sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
    neutral_faceno_mouthinnocent