ПОДВЕШИВАЕМ ПЛИТЫПЕРЕКРЫТИЯ: КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ.
АРХИТЕКТУРНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ
Современные планировочные решения все чаще подразумевают сложную геометрию здания и, соответственно, достаточно разнообразную расстановку вертикальных несущих элементов: колонн, пилонов, стен.
За счет того, что современные расчетные комплексы могут обеспечить расчет схемы здания практически любой сложности и геометрии, архитекторы для обеспечения в проекте необходимой им планировки и внешнего вида здания все с большим энтузиазмом вводят крайне редкие ранее решения: опирание колонн на перекрытия без «ответных» стен или колонн внизу, подвешивание перекрытий к колоннам и стенам и т.д.
ПРИНЦИПЫКОНСТРУИРОВАНИЯ «ПОДВЕШЕННЫХ» ПЕРЕКРЫТИЙ
Проектирование подобных конструкций так же, как и при расчете «обычных», сводится к расчету схемы МКЭ, получению из нее деформаций и усилий и подбору по этим усилиям сечений и арматуры конструкций. Но есть нюансы реализации узлов, про которые часто забывают. О них и поговорим.
Рассматриваться будут принципиальные вопросы без деталировки в виде формул и ссылок на СП, т.к. эта информация представлена на просторах интернета достаточно широко и повторяться смысла нет.
ПОДВЕС ПЛИТ К СТЕНАМ ВЫШЕЛЕЖАЩЕГО ЭТАЖА.
Например, на первом этаже здания необходим большой зал без колонн и стен, а на втором этаже несколько помещений отгорожены монолитными стенами. Сделать и на втором этаже также большой зал и «разбить» его легкими перегородками нельзя (почему нельзя не обсуждаем: причин может быть много. Просто здесь принимаем, что нельзя и все).
Итак, решать поставленную задачу традиционным методом легко: делаем поперек зала с шагом метров 6 монолитные балки, опирающиеся на крайние стены (колонны). Однако, часто возникает загвоздка – балки придется делать достаточно высокими. А это сразу ведет либо к увеличению общей высоты помещения, либо к невозможности прокладки коммуникаций (вентиляции, например).
Но ведь на втором этаже мы имеем уже балки в виде стен, которые, имея в высоту целый этаж, обладают «космической» жесткостью на изгиб. Не воспользоваться этим просто грех, особенно учитывая, что монолитный железобетон позволит это элементарно реализовать.
От балок внизу мы избавились. Теперь стоит задача надежно «подвесить» перекрытия к вышестоящим балкам-стенкам.
Казалось бы, самое простое и надежное, это реализовать зеркально узлы опирания плит на стены с обеспечением соответствующей анкеровки загибами (рис.1). Однако, при дальнейшем рассмотрении данного узла выясняется, что по факту перекрытие висит лишь на арматуре стены, в отличие от «узла прародителя», где бетон работает на сжатие совместно с арматурой, бетон при «подвесе» не работает на растяжение на стыке «стена-перекрытие» в данном случае вообще. Т.е. необходимо проконтролировать чтобы сечение арматуры было достаточным для восприятия усилий от перекрытия. Это раз.
Рис.1
Во-вторых, когда перекрытие опирается сверху на стену, то проблем с восприятием поперечных сил и определением пирамиды продавливания в перекрытии нет, а когда оно «подвешено», то что делать с пирамидой продавливания неясно вообще.
Выход один – внизу под перекрытием нужно делать какую-то опору, имитирующую опирание и работу бетона.
Вариант 1.
Самое простое и логичное – сделать внизу анкерный «кусок бетона» (рис.2). Плита будет опираться уже на него сверху (классически), будет обеспечиваться работа плиты на поперечную силу, а «кусок бетона» будет надежно «подвешен» к верхней балке-стенке анкерной арматурой.
Рис.2
Но в итоге выйдет, что «кусок бетона» будет представлять собой опять же ту же самую балку, которая мешает: ведь его нужно делать по всей длине верхней стены за которую подвешиваем перекрытие. Т.е. возникает вопрос: где логика? Логика в данном случае в том, что балка будет высотой в 2-3 раза меньше чем, при работе этой балки «отдельно». Сразу оговорюсь, что при построении схемы, когда учтена совместная работа конструкций правильно, балка сразу получается меньше, чем при работе ее «отдельно», однако часто забывается, что ее высота должна быть не меньше длины анкеровки для конкретного диаметра арматуры. Это условие того, что балка будет надежно «подвешена» и будет обеспечивать свои функции «подпорки» для опорной части плиты.
Вариант 2.
Более «чистый», но и более трудоемкий по расчету и конструированию: установка стальной анкерной пластины по низу плиты (рис.3). К анкерной пластине привариваются арматурные анкерные стержни. Желательно в раззенкованное отверстие для обеспечения равнопрочности стыка. При невозможности выполнения раззенкованных отверстий (все же, оборудование нужно специальное) для обеспечения равнопрочности стыка можно добавить дополнительные вертикальные ребра, которые могут служить дополнительно еще и ребрами жесткости, если толщины пластины не хватает (по конструктивным соображениям размещения в защитном слое арматуры).
Рис.3
ПОДВЕС ПЛИТ К КОЛОННАМ ВЫШЕЛЕЖАЩЕГО ЭТАЖА.
В общем-то, абсолютно такие же конструктивные решения применяем и для подвеса перекрытий к колоннам (рис.4).
Рис.4
С некоторыми уточнениями:
· анкерный «кусок бетона» в случае колонны будет выглядеть внизу плиты очень своеобразно, поэтому такое решение не применяем за очень редким исключением (например, есть подвесной потолок, скрывающий это «творчество»).
· в плите в месте «подвеса» к колонне уже может понадобиться поперечная арматура от продавливания (в случае стен она нужна очень редко) – тут все как обычно: стандартные решения применяются.
· т.к. в случае колонны, в отличие от балки-стенки (которая хотя бы на изгиб работает), при подвесе перекрытия идет чистая работа на растяжение, то имеет смысл монолитные колонны заменять на стальные прокатные или гнутосварные элементы (мы применяем в основном гнутосварные квадратные сечения-трубы), т.к. в данном случае бетон колонны играет абсолютно бесполезную роль лишней нагрузки и не работает на пользу делу вообще.
· не забываем, что если схема такова, что колонна сама подвешена к вышележащим перекрытиям, т.е., например, на 1-м этаже колонны нет, на 2-м есть, а на 3-м опять нет (то есть 2 перекрытия соединены вертикальным стержнем без креплений вверху и внизу), то соответствующие анкерные устройства должны быть и в верхнем креплении колонны к перекрытию.
Ну и, в качестве рекомендации:
Часто при расчете таких схем получаются результаты, когда не совсем понятно, как работает конструкция (загружений много, варианты разные, соотношения жесткостей совершенно любые): то ли колонна стоит на плите, то ли плита на колонне (в одном загружении растяжение в колонне, в другом сжатие). Рекомендую просто в любом случае делать выше описанные анкерные устройства если у вас в схеме стена или колонна опираются на перекрытие, а снизу ничего их не подпирает. Каркас может работать сильно «по-разному», анкерным элементом мы обеспечим ему работу и «вверх» и «вниз» с одинаковой надежностью.
Схематичные варианты анкерных элементов приведены на рис.5
Рис.5
