Железобетонные перекрытия

В зависимости от назначения зданий и требований, предъявляемых различным помещениям, применяются изложенные ниже типы железобетонных перекрытий.

а) Плоские перекрытия по железным балкам. 1) Обыкновенное перекрытие Монье. Обыкновенное перекрытие Монье (фиг. 485) представляет железобетонную плиту, толщиной от 8 до 15 см, располагаемую на уровне нижних или верхних полок железных балок, или же занимающую промежуточное положение. В исключительных случаях плита может располагаться и непосредственно на стенах.

Пролет между осями балок берется обыкновенное 1,2—2,5 м, а в крайнем случае может быть доведен до 4 м.

Арматура состоит из пересекающихся под прямым углом круглых стержней. Основные стержни сопротивления укладываются перпендикулярно балкам на расстоянии друг от друга от 6 до 15 см и возможно ближе к нижней поверхности. Толщина их берегся от 6 до 15 м в зависимости от нагрузки. Концы их загибаются в виде крюка для избежания скольжения стержней в бетоне.

Располагаемые выше их распределительные стержни имеют толщину от 5 до 8 мм, расстояния между ними от 10 до 40 мм.

В местах пересечений стержни связываются печной проволокой толщиной 0,8—1 мм.

Процентное содержание железа обыкновенно составляет 0,6%, и редко бывает более 1%.

Необходимо обращать внимание на прочную заделку концов балок в каменной кладке. Нормально следует заделывать балку на величину 1 кирпича (25—30 см), укладывая ее на плиту из естественного камня или железа и закрепляя балку в стене анкером длиной около 1 м.

Находящиеся над плитой части балок следует затрамбовывать бетоном для предохранения их от ржавления и увеличения жесткости конструкции.

Нижние концы балок тоже должны быть прикрыты бетоном для придания конструкции огнестойкости.

Для устройства пола пространство над плитой до верхних полок балок заполняется по возможности легким несгораемым материалом (шлаком, сухим песком, тощим бетоном), чем достигается одновременно уменьшение звуко- и теплопроводности.

Если требуется иметь по возможности легкое перекрытие, а соображения звукопроводности особого значения не имеют, то располагают плиту на уровне верхних полок балки (фиг. 486), прикрывая балки на нею высоту бетоном и оштукатуривая нижнюю их поверхность по сетке.

2) Перекрытие Кенена. Перекрытие с опорными утолщениями Кенена представляет неразрезную или закрепленную плиту с приподнятыми над нижними полками балок опорами (фиг. 487). Благодаря выгодному распределению железа и бетона, это перекрытие находит значительное применение.

Пролет между балками делается от 1,5 до 6 м и достигает 7,5 м. По верхним полкам балок кладутся стержни из круглого железа диаметром от 4 до 20 мм на расстоянии друг от друга от 6 до 10 см, В середине стержням дается прогиб по характеру цепной линии, а верхние их концы загибаются за полки балок или переводятся на соседний пролет. Распределительных стержней нет.

В зависимости от величины пролета и нагрузки толщина плиты делается от 8 до 25 см, причем верхний край ее должен возвышаться над балками не менее как на 4 см.

Длина опорных утолщений (вут) доходит до 1/3 l (см, фиг. 487), уменьшаясь при больших пролетах до 0,15 l.

При ширине помещения меньше 6 м можно обойтись без балок, располагая концы перекрытия непосредственно на стенах.

3) Железокаменное перекрытие Клейна. В группу плоских несгораемых перекрытий по железным балкам следует отнести и железокаменные перекрытия (фиг. 488). Одной из самых употребительных конструкций этого рода является перекрытие Клейна. Оно состоит из пустотелых или пористых кирпичей, положенных плашмя (б) или на ребро (а) с прокладкой в швах железных полос и заполнением цементным раствором.

В зависимости от способа укладки кирпичей толщина плиты перекрытия получается в 10—12 см (б) или 15—20 см (а).

Для железных связей употребляется обручное железо толщиной 1—2 мм и шириной не более 20—30 мм.

Плита устраивается по сплошной опалубке, укрепляемой к балкам при помощи подвесок.

Снизу перекрытие оштукатуривается. Достоинство такого перекрытия легкость и большая огнестойкость.

б) Ребристые перекрытия. Эти перекрытия являются наиболее рациональными в смысле использования материалов, но выполнение их сложнее, чем перекрытий на железных балках, и потому требуются более опытные рабочие и мастера.

Ребристое перекрытие состоит (фиг. 489):

1) из главных железобетонных балок, опирающихся на стены и отдельные опоры,

2) из второстепенных балок, располагаемых перпендикулярно к главным,

3) из железобетонной плиты, располагаемой поверх балок.

Все перечисленные составные части перекрытия конструктивно связаны в одно целое, благодаря надлежащему распределению в них арматуры.

Пролеты главных балок выгоднее делать небольшими, ограничивая их в пределах 5—8 м.

Расстояние между главными балками колеблется в пределах 4—8 м, а между второстепенными 1,2—4 м, наиболее же употребительный пролет между второстепенными балками 2—3,5 м.

Балки имеют прямоугольное сечение с утолщениями у опор (вуты) и в местах сопряжения с плитой.

Толщина плиты определяется расчетом. В зависимости от пролета и нагрузки она колеблется в пределах от 8 до 10 см; при большей толщине выгоднее уменьшать пролет.

Сечение рабочей арматуры на 1 м ширины плиты определяется для разных мест в зависимости от величины изгибающих моментов. Диаметр стержней берется от 5 до 15 мм, располагаются они обычно на расстоянии 8—12 см, давая на 1 м ширины плиты от 12 до 8 стержней. Перпендикулярно стержням рабочей арматуры располагаются распределительные стержни, толщиной от 5 до 8 мм и на расстоянии от 10 до 30 м. Принимая но ими мание, что в неразрезных плитах в средней части положительные моменты, а над опорами отрицательные, часть стержней переводят к опорам от нижней грани к верхней, отгибая их под углом около 45°. Прямые и отогнутые стержни чередуются между собой в определенном порядке. Верхние части отогнутых стержней пропускаются в соседний пролет приблизительно на 1/5 его величины, а концы прямых и отогнутых стержней загибаются в виде крюков.

Для наглядности рабочих чертежей стержни арматуры обыкновенно вычерчиваются отдельно (фиг. 490).

Расстояние от крайнего волокна арматуры до наружной поверхности плиты при тонких стержнях должно быть не меньше 1 см, при стержнях толще 10 см это расстояние увеличивается.

В главных и второстепенных балках для рабочих стержней применяется круглое железо диаметром от 10 до 33 мм, а в редких случаях и до 50 мм.

Как и в плитах, часть стержней делается прямыми, а часть отгибается к опорам вверх. В последнем случае это вызывается как изменением знака момента, так и необходимостью иметь в прилегающих к опорам участках наклонную арматуру для противодействия скалывающим и косым растягивающим усилиям; для последней же цели располагаются еще вертикально хомуты, расстояние между которыми обычно уменьшается по мере их приближения к опорам. Если отогнутых стержней недостаточно для восприятия отрицательных моментов, то вверху располагаются еще дополнительные стержни.

Для обеспечения надлежащей связи вут с балками и опорами н нижней части нут также располагается арматура.

Хомуты делаются из круглого железа диаметром 6—8 мм. Необходимо обращать внимание на то, чтобы они плотно прилегали к продольным стержням и достаточно высоко проходили в сжатую зону.

При малых размерах балок хомут охватывает сразу все стержни (фиг. 491), при большой же ширине балок рациональнее применять хомуты из нескольких ветвей (фиг. 491, b, с и d), так как они дают определенное положение рабочим стержням и не изменяют своей формы при бетонировании. Верхние концы хомутов загибаются в виде крюков, которыми они при установке подвешиваются к "монтажным" стержням, укладываемым близ верхней поверхности балки. При устройстве хомутов необходимо обращать внимание на хорошее покрытие их бетоном, для чего слой прикрывающего бетона должен быть не меньше 10 мм.

При сопряжении со стенами концы балок и края плит могут опираться на них или непосредственно (фиг. 492, а), или при помощи железобенного прогона неразрезной конструкции (фиг. 492, b).

Если при больших пролетах или сильных нагрузках высота балок получается очень большая, а увеличить строительную высоту перекрытия нежелательно, то можно применять двойные балки (фиг. 493).

При замене железобетонной плиты стекложелезобетонной получается перекрытие, допускающее освещение нижележащих помещений и достаточно прочное для пропуска по нему людей и повозок. Такие перекрытия выгодно применять для освещения подвалов под дворами.

На фиг. 494 показано перекрытие Кепплера, представляющее ребристую плиту, у которой в промежутках между продольным и поперечными ребрами вставлены стеклянные призмы. По обводу перекрытия оставляется температурный шов, заполняемый гудроном, при значительной площади перекрытия такие же швы делаются и над балками (фиг. 494, б).

в) Пустотелые перекрытия. В конструктивном отношении пустотелые перекрытия однородны с ребристыми, отличаясь от них тем, что промежутки между сближенными ребрами заполняются пустотелыми камнями или трубами, уменьшая этим звукопроводность перекрытия.

Существует много систем таких перекрытий, различающихся главным образом видом заполняющего материала.

Пролеты этих перекрытий обыкновенно не превосходят 7 м, что соответствует обычным размерам жилых помещений.

1. Декоративный потолок по сетке Рабица. Переходным типом к пустотелым перекрытиям является устройство декоративных потолков при помощи штукатурки Рабица при обыкновенном ребристом перекрытии. Для прикрепления сетки под штукатурку при устройстве плоского или сводчатого перекрытия того или иного типа к рабочим стержням прикрепляют оцинкованную проволоку толщиной 3—5 мм, выпуская их через стыки в опалубке фиг. 495). По удалении последней к проволокам прикрепляется горизонтальная сеть с широкими петлями (20 — 30 см) из круглого железа, и уже к пей подвешивается сетка Рабица из оцинкованной проволоки диаметром 1—3 мм, при ширине петель 2—4 см. Штукатурка производится известково-гипсовым раствором, который и вызывает необходимость применения оцинкованных проволок во избежание ржавления.

Для перекрытия помещений с высокой температурой или с большим содержанием влаги такая штукатурка Рабица не годится и в этом случае следует применять тонкие плиты из цементного раствора.

2. Перекрытие Acm-Молинса, Цельнера, Релла и Лемана. На фиг. 496 показано пустотелое перекрытие Аст-Моллинса. К сближенным на 50 см ребрам прикрепляются снизу продольные деревянные рейки при помощи проволоки, привязанной к стержням арматуры и заделанной в бетон. По удалении форм по рейкам делается декоративный потолок той или иной конструкции: по деревянной подшивке, двойной тростниковой плетенке, гипсовых досок, штукатурке Рабица и т. п.

На фиг. 497 показано перекрытие Цельнера, состоящее из тонкостенных пустотелых камней из обожженной глины, размером 12х15 или 18х21 см. Камни укладываются или непосредственно на опалубку или на утрамбованный слой бетона, как показано на рисунке.

В промежутках между камнями укладывается продольной арматура из круглою железа, иногда еще укладывается поперечная арматура поверх камней.

Образующиеся в перекрытии пустоты могут служить вентиляционными каналами, дымоходами, а также путями для подведения свежего воздуха к печам.

Перекрытие Релла (фиг. 498) отличается как материалом, так и видом камней, изготовляемых из гипса и шлаков или цементного бетона. Эти камни могут быть заготовлены на месте работ любой высоты, соответственно пролету и нагрузке.

Форма камней, с приливами у подошвы, позволяет обойтись только остовом опалубки, так как камни сами образуют готовые формы для бетона.

Перекрытие Лемана (фиг. 499) состоит из легких камней, изготовляемых из просеянной коксовой золы, гипса и опилок. Bepxняя поверхность камней скруглена в обе стороны, образуя вполне рациональную форму для плиты между ребрами. Заготовка камней производится на месте работ, причем в формы предварительно укладывается тонкий просмоленный толь, который прилегает к поверхности камня и повышает его тепло — и звукоизолирующие свойства, а равно и предохраняет от пропитывания камней водой при кладке бетона.

Как и и перекрытии Релла устройство опалубки здесь упрощается.

Подкладыванием гипсовых досок толщиной в 1 см под железобетонные ребра можно достигнуть однородности всей нижней поверхности покрытия.

г) Безбалочные плоские перекрытия (грибовидные). Характерной особенностью безбалочных перекрытий является расположение железобетонной плиты непосредственно на колоннах, для чего верхняя часть последних расширяется консолеобразно во все стороны на подобие гриба, что и привело к названию этой системы грибовидной.

Отсутствие ребер уменьшает конструктивную высоту перекрытия, улучшает условия освещения, проветривания, поддержания чистоты и удобства прокладки проводов. Устройство форм для этих перекрытий и укладка арматуры проще, чем для ребристых, но количество бетона требуется несколько большее.

Применяются безбалочные перекрытии, преимущественно для складских зданий, мастерских, магазинов и т. п.

В зависимости от расположения арматуры различают „четырехпоясную", или "четырехпутную", систему (фиг. 500), в которой армирование производят по четырем направлениям — параллельно рядам колонн и по диагоналям, и "двухпоясную", или "двухпутную" (фиг. 501), в которой армирование производится только по двум взаимно перпендикулярным направлениям.

В первой системе над столбами арматура располагается в четыре ряда, что требует большей конструктивной высоты по сравнению со второй, в то же время некоторые участки перекрытия первой системы имеют арматуру только в одном направлении, что недостаточно обеспечивает их от появления трещин.

К преимуществам двухпутной системы относится большая простота ее и экономичность.

На фиг. 502 представлен перспективный вид безбалочного перекрытия.

д) Сводчатые перекрытия. Сводчатые железобетонные перекрытия применяются при значительных нагрузках — в складах, мастерских и т. п.

Очертание их нижней поверхности обыкновенно делают по дуге круга для облегчения устройства опалубки.

Для поглощения горизонтального распора в крайних пролетах железные балки часто скрепляются железными затяжками.

Количество арматуры должно быть не менее 0,4%, в противном случае свод рассматривается как бетонный.

Для перекрытий гражданских сооружений применяются обычно своды Монье с пролетами от 1,5 до 6 м и толщиной в замке от 5 до 12 см, при стреле подъема от 1/10 по 1/11 (фиг. 503).

Арматура состоит из стержней круглого железа толщиной от 5 до 15 мм

Стержни сопротивления изгибаются но направляющей свода и располагаются на расстоянии 5—20 см, распределительные стержни, меньшей толщины, укладываются перпендикулярно к верным на расстоянии от 10 до 30 см.

Для надежной заделки сводов у пят и для предохранения балок от огня пазухи сводов бетонируются.

Сводчатые железобетонные перекрытия по сравнению с плоскими дают экономию в материале, но обходятся дороже их.

е) Перекрытия из заранее заготовленных частей. Достоинством этих перекрытий является отсутствие опалубки и быстрота работы, обусловленная тем, что не требуется выжидать твердения бетона, по крайней мере в течение 3—4 недель.

Недостатки их — затруднительность транспортировки и отсутствие монолитности.

В Сев. Америке, а затем и Германии этот метод постройки нашел применение и для возведения целых сооружений из заранее изготовленных частей, что чрезвычайно ускоряет постройку зданий, так как постройка в сущности заменяется сборкой частей при помощи крана.

Простейшая конструкция таких перекрытий состоит из плит Монье, укладываемых вплотную одна к другой по железным балкам. Толщина плит делается не более 12 см, для облегчения плит внутри их оставляют пустоты. На фиг. 504 показаны доски Штольбе, которые делаются длиной до 2,5 м и толщиной в зависимости от пролета и нагрузки от 5 до 15 см.

В Германии для малых нагрузок, как, например, для крыш, плиты часто делаются из пемзового бетона.

При больших пролетах плиты получались бы слишком тяжелыми и потому они заменяются балочными элементами.

К перекрытиям этого рода относятся конструкции Гербста, Зигварта, Тюрна и др.

При производстве железобетонных работ в настоящее время еще чаще, чем при бетонных работах, применяется литой бетон, не требующий трамбования, весьма неудобного между прутьями железной арматуры.