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.
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.