Ребристые плиты перекрытия (плиты корытного профиля) с одной стороны плоские, а с другой имеют продольные (либо и продольные, и поперечные) балки. За счет этого элемента плиты перекрытия выдерживают большие нагрузки на изгиб. Такие плиты используются для организации перекрытий при строительстве зданий различного типа, но чаще всего используется при организации перекрытий чердаков и возведении промышленных зданий. Так же как и другие марки, плиты перекрытия ребристые изготавливаются из железобетона (легкого или тяжелого), могут быть усилены дополнительно (арматурой). Ребристые плиты перекрытия обеспечивают хорошую звукоизоляцию, в зависимости от характеристик специальной прослойки (определяется при изготовлении плит). При необходимости, в соответствии с проектной документацией, ребристые плиты выполняются с проемами и вырезами, дополнительными закладными изделиями, и другими нестандартными элементами.

Пустотные плиты перекрытия обладают отличными теплоизоляционными характеристиками. Звукоизоляция во многом зависит от свойств наполнителя пустот (которого может и не быть). Такие плиты востребованы в строительстве несущих стен и перекрытий зданий. Монтаж пустотных плит перекрытия удобен тем, что естественные пустоты позволяют упрощать организацию вентиляционных и других технических коммуникаций. Так же как и ребристые – эти плиты перекрытия прочны и надежны, а технология их производства позволяет в точности соблюдать заданные габариты. Пустотные плиты – легче других плит перекрытия, что уменьшает нагрузку на фундамент. По этой же причине пустотные плиты перекрытия легче (дешевле и удобнее) транспортировать и доставлять на необходимую высоту. Одна из поверхностей пустотных плит перекрытия непосредственно после монтажа готова к отделочным работам.

Плиты, используемые для сборных перекрытий, выпускаются определенных типоразмеров, то есть с фиксированным шагом по длине и ширине (скажем, длина может колебаться в пределах 1,6-9 м). Поэтому здание проектируют с учетом этих типоразмеров. Кроме того, готовые плиты накладывают свои ограничения на конфигурацию внутреннего пространства. Зато монтируются они быстрее монолитных, а главное — практически при любых погодных условиях. К тому же сборное перекрытие на 10-15 % дешевле.

Перекрытия служат для разделения здания по высоте на этажи. Данные конструктивные элементы воспринимают нагрузки от находящихся в здании людей и оборудования, играют роль горизонтальных диафрагм жесткости, обеспечивающих устойчивость здания в целом, а также обеспечивают тепло- и звукоизоляцию помещений.

Перекрытия (плоские) являются одновременно несущими и ограждающими элементами зданий. Они воспринимают кроме нагрузки собственного веса полезную (временную) нагрузку, т. е. массу людей; предметов обстановки и оборудования помещений, передавая ее на стены или отдельные опоры.

Перекрытия должны быть прочными, жесткими, огнестойкими, долговечными, звуко- и теплоизолирующими, водонепроницаемыми. В малоэтажных зданиях устраивают железобетонные перекрытия по деревянным или стальным балкам, а также армосиликатные и керамические.

Железобетонные перекрытия сборные (в виде плит, крупнопанельные и балочные) — толщина 160 и 220 мм соответственно при пролетах до 4 м и более — опирают на стены и прогоны, крупные панели перекрывают целые комнаты. Их выпускают сплошными, пустотными и шатровыми. Для пролетов до 3,6 м применяют сплошные однослойные панели толщиной 140 мм, для пролетов более 3,6 м предварительно напряженные панели толщиной 140-160 мм.

Пустотные плиты имеют ряд преимуществ: отвечают характеру работы железобетона и имеют гладкую безреберную поверхность сверху и снизу, их толщина 220 мм.

Монолитное ребристое перекрытие

С балочными плитами

Монолит (монолитные плиты перекрытия) изготавливают непосредственно на объекте. Таким образом, решается вопрос доставки и хранения плит перекрытия. Однако монолит требует установки опалубки, усиление арматурой представляет собой сложную техническую задачу. К другим недостаткам таких плит перекрытия относятся неудовлетворительные изоляционные характеристики, непредсказуемость степени надежности. Монолит может прогибаться, провисать, особенно при воздействии высоких температур. Достичь идеально ровной поверхности при использовании монолита проблематично, а дальнейшее оштукатуривание требует новых затрат. Организация монолитной плиты перекрытия занимает больше времени и требует больших расходов.

Состоит из главных и второстепенных балок и плиты, объединенной с балками в одно монолитное целое (рис. 11). Главные балки опираются на колонны и могут быть расположены в продольном или поперечном направлениях. Пролеты главных балок принимаются в пределах 6… 8 м. Высоту главных балок h назначают равной 1/8….1/15 пролета, ширину (0,4…0,5)h. Второстепенные балки имеют пролет 5…7 м. Они располагаются так, чтобы ось одной из балок совпа­дала с осью колонны. Шаг второсте­пенных балок принимается равным 1,7…2,7 м. Толщина плиты зависит от назначения здания и принимается не менее 5 см в междуэтажных перекрытия жилых и гражданских зданий и не менее 6 см а промышленных. При значительных нагрузках толщина плиты может достигать 10 см. Плита работает в коротком направлении опираясь на второстепенные и главные балки. Так отношение длинной стороны плиты к короткой l₂/l₁>2, плита работает как нарезная балка.

Для расчета плиты из нее условно выделяют полосу шириной 1 м. Рас­чет ведется с учетом перераспределения моментов по формулам (1), (2)

М=ql²/16 (2)

Расчетный пролет плиты принимается равным расстоянию в свету между второстепенными балками, в крайнем пролете — расстоянию от оси опоры на стене до грани ребра балки.

Второстепенные балки рассчитываются также с учетом перераспределения моментов по тем же формулам. Расчетный пролет второстепенных балок принимается равным расстоянию в свету между главными балками. В крайних пролетах при опирании на стену — расстоянию от оси опоры на стене до грани главной балки.

Рис. 11. Ребристое монолитное перекрытие с балочными плитами:1 – главная балка; 2 – второстепенная балка; 3 – плита; 4 – колонна

Поперечные силы определяются по следующим формулам:

на крайней свободной опоре

Q=0,4ql (3)

на первой промежуточной опоре слева

Q=0,6ql (4)

на правой промежуточной опоре спра­ва и всех других промежуточных опорах

Q=0,5ql (5)

Расчет главной балки выполняется аналогично расчету ригеля балочных сборных панельных перекрытий.

Особенностью расчета второстепенных и главных балок на действие изгибающего момента является то, что в пролете они рассчитываются как тавровые элементы, а на опоре как прямоугольные, так как на опоре полка таврового сечения попадает в растянутую зону и в расчете не учитывается.

Армирование балочных плит осуществляется рулонными сетками с продольной рабочей арматурой, переводя эти сетки в верхнюю зону на расстояние 0,25l от оси опоры. В крайних пролетах, где наибольший изгибающий момент, укладывают дополнительную сетку (рис. 12, а), перекрывая на 0,25l следующий пролет. В тех случаях, когда диаметр рабочей арматуры плиты превышает 5,5 мм, применяют раздельное армирование рулонными сетками с поперечным расположением рабочей арматуры или плоскими сетками (рис. 12, б).

Рис. 12. Армирование балочной неразрезной плиты

Второстепенные балки и главные балки в пролете армируются плоскими каркасами, объединенными перед установкой в опалубку в пространственный каркас. Опорные участки второстепенных балок армируются сварными сетками с поперечной рабочей арматурой, расположенной по всей длине над главными балками (рис. 13). Главные балки на опоре армируются про­пущенными через колонну отдельными каркасами.

Рис. 13. Армирование второстепенной балки

Выполнение ребристых монолитных перекрытий с балочными плитами требует больших затрат труда и материалов на устройство опалубки, поэтому в настоящее время эти перекрытия вытесняются ребристыми перекрытиями по профилированному стальному настилу ( рис. 14).

Рис. 14. Конструкция монолитного перекрытия с применением стального профильного настила в качестве опалубки и внешней арматуры:

1 – стальной профилированный настил; 2 – анкерные штыри; 3 – стальная балка; 4 – монолитный бетон.

6. Ребристые монолитные перекрытиясплитами,

Опертыми по контуру

Ребристые монолитные перекрытия с плитами, опертыми по контуру со­стоят из балок одинаковой высоты, опирающихся на колонны в двух взаимно перпендикулярных направлениях и плит, монолитно связанных с балками. Пролет балок принимается в пределах 4…6 м. Соотношение большего пролета l₂ к меньшему l₁ меньше двух (чаще l₂/l₁=1…1,5) (рис. 15,а). Толщина плиты назначается в зависимости от ее размеров и нагрузки в пределах 5-45 см, но не менее 1/50l₁. При таком соотношении сторон плита работает в двухнаправлениях и рассчитывается как опертая по контуру по кинематическомуспособу метода предельного равновесии.

Плиты, опертые по контуру, армируются сварными сетками с рабочей арматурой в двух направлениях. Для экономии арматуры плита в пролете армируется двумя сетками. Одна сетка доводится до опор, другая располагается в средней части плиты (рис 13, б). Площадь рабочей арматуры в каждой сетке одинакова. Меньшая по размерам сетка не доводится до промежуточных опор на 1/4l₁, а до крайних сетки плиты имеют рабочую арматуру свободных опор — на 1/8l₁. Надопорные сетки плиты имеют рабочую арматуру в одном направлении (перпендикулярном балке) и заводятся в пролет на 1/4l₁.

Рис. 15. Ребристое монолитное перекрытие с плитами, опертыми по контуру:1 – балка; 2 – плита; 3 – колонна; 4 – пролетная арматура; 5 – надопорная арматура; б – к расчету плит, опертых по контуру

Балки перекрытий с плитами, опертыми по контуру, рассчитываются на нагрузки, собранные с грузовых площадей определяемых схемой разрушения плиты. Для квадратной плиты нагрузка распределяется по закону треугольника. Для прямоугольной плиты — трапеции.

При одинаковой сетке колонн перекрытия с плитами, опертыми по контуру, менее экономичны, чем перекрытии с балочными плитами. Они при­меняются исходя из архитектурных или технологических соображений а основном в гражданских зданиях.

7. Безбалочные перекрытия

Безбалочные сборные перекрытия (рис. 16) состоят из капителей, опертых на уширение колонн. На капители опираются ребристые или пустотелые (с круглыми пустотами) надколонные панели, заменяющие ригели сборных ребристых перекрытий. На консольные выступы надколонных панелей укладывают такие же по конструкции пролетные панели. Капители служат для обеспечения прочности плиты на продавливание по периметру капители, дают возможность создать достаточно жесткое сопряжение плит с колонной, уменьшают расчетный пролет плиты.

Рис. 16. Сборные безбалочные перекрытия с ребристыми панелями: а – общий вид; б – план и размеры; 1 – пустотелая капитель; 2 – уширение колонны; 3 – надколонная плита; 4 – пролетная плита; 5 – бетон замоноличивания

Преимущество безбалочных перекрытий состоит в том, что отсутствие ребер позволяет лучше использовать объем перекрытий. Безбалочные перекрытия становятся выгодными по сравнению с ребристыми при пролетах до 6 м при квадратной или прямоугольной сетке колонн (с соотношением большего пролета к меньшему не более 1,5) и большими равномерно распределенными нагрузками (более 5 кН/м²). Они находят широкое применение в промышленном и гражданском строительстве, когда по условиям эксплуатации требуется устройство гладкого потолка (многоэтажные склады, холодильники, гаражи, фойе общественных зданий и т. п.).

По характеру работы под нагрузкой сборные безбалочные перекрытия аналогичны ребристым перекрытиям с плитами, опертыми по контуру.

Квадратная пролетная плита рассчитывается с учетом частичного ее защемления в надколонной плите на действие изгибающего момента М =ql²/27. Надколонные плиты рассчитывают как неразрезные балки с учетом перераспределения моментов. Выступающая за грань колонны часть капители рассчитывается как консоль от опорных реакций и моментов надколонных плит. Рабочая арматура устанавливается по верху капители. Стенки капители армируются конструктивно.

Безбалочные монолитные перекрытия состоят из сплошной плиты, опертой непосредственно на колонны с капителями. По сравнению с ребристыми монолитными перекрытиями в безбалочных перекрытиях значительно упрощается устройство опалубки, монолитным капителям можно придавать различные архитектурные формы при условии, что они будут обеспечивать необходимую прочность плиты на продавливание. Очертание и конструкцию капителей колонн принимают в зависимости от величины нагрузки на перекрытие и исходя из распределения эпюрдавления в бетоне под углом 45°.

Размер капители на уровне низа плиты обычно принимают равным 0,2…0,3 пролета плиты. Капители армируются конструктивной арматурой. Рациональная сетка колонн и нагрузки на перекрытие такие же, как и в сборных безбалочных перекрытиях. Толщину монолитной плиты принимают равной 1/30…1/35 большого пролета. Расчет плиты безбалочного перекрытия ведется по методу предельного равновесия в предположении двух схем излома. Экспериментально установлено, что для безбалочной плиты опасными загружениями являются полосовая нагрузка через пролет и сплошная по всей площади. Армирование монолитной безбалочной плиты выполняют рулонными или плоскими сварными сетками в соответствии с данными расчета по верху и по низу плиты в один или два ряда (рис 17) без устройства отгибов.

Рис. 17. Схема армирования безбалочного монолитного перекрытия:а – сечение плиты по осям колонн; б – то же, по серединам пролетов