техническая экспертиза
зданий и сооружений
223-25-19, 223-16-54
info@tezis.org

Об одной особенности применения пустотных плит в перекрытиях каркасных зданий

В.В. Габрусенко

Первые пустотные железобетонные плиты, массовое производство которых в стране было освоено в 1950-е годы, были предназначены для перекрытий многоэтажных жилых и общественных зданий с каменными (кирпичными) стенами. Здания эти проектировались (да и сейчас проектируются), как правило, по жесткой конструктивной схеме, и в жестком диске перекрытий не нуждались. Поэтому роль плит в обеспечении пространственной жесткости таких зданий сводилась к обеспечению анкеровки стен в уровне междуэтажных перекрытий, подобно тому, как это было принято ранее в отношении балок перекрытий.

Для зданий с жесткой конструктивной схемой на боковых поверхностях плит предусматривались продольные пазы (рис. 1), благодаря которым при заливке цементным раствором швов между плитами создавалось шпоночное соединение. Соединение это предусматривалось для включения в совместное деформирование (вертикальное перемещение) смежных плит: при более интенсивном нагружении одной из них (например, перегородкой) в совместные деформации включались и соседние (рис. 2). Это, во-первых, вынуждало смежные плиты воспринимать часть местной нагрузки и, во-вторых, обеспечивало целостность отделки потолка. Таким образом, шпонки из цементного раствора воспринимали сдвигающие (перерезывающие) силы только в вертикальном направлении.


Плита с продольными пазами

Рис. 1. Плита с продольными пазами


Вертикальные деформации плит при отсутствии (а) и наличии (б) шпонок

Рис. 2. Вертикальные деформации плит при отсутствии (а) и наличии (б) шпонок

В конце 1960-х годов, после введения в действие типовой серии ИИ-04, пустотные плиты стали широко применять и в перекрытиях каркасных зданий связевой системы. В каркасных зданиях функции плит существенно возросли. Теперь они в совокупности должны создавать жесткие горизонтальные диски (горизонтальные связи), чтобы обеспечить совместную работу плоских рам. В противном случае стойки плоских рам получают разные перемещения от действия горизонтальных нагрузок — меньшие там, где установлены диафрагмы жесткости (вертикальные связи), и большие там, где диафрагм нет (рис. 3), т. е. пространственная жесткость каркаса не обеспечивается. Иными словами, при отсутствии жестких дисков перекрытий в одних плоских рамах горизонтальную нагрузку воспринимают диафрагмы, в других — стойки (колонны). В последних, естественно, возникают большие изгибающие моменты, на восприятие которых они не рассчитаны.


Горизонтальные деформации перекрытия при отсутствии жесткого диска

Рис. 3. Горизонтальные деформации перекрытия при отсутствии жесткого диска (вид в плане):

1 — колонны, 2 — ригели, 3 — диафрагмы жесткости, 4 — плиты

При работе в составе жесткого диска между боковыми поверхностями плит возникают сдвигающие силы в горизонтальной плоскости, которые шпонки старого образца воспринимать не в состоянии. Поэтому авторами серии ИИ-04 были разработаны чертежи специальных плит, имеющих только одно принципиальное отличие от старых, — вместо продольных пазов на боковых поверхностях предусмотрены круглые блюдцеобразные углубления (рис. 4). Заполнение углублений раствором образует шпонки, способные воспринимать сдвигающие силы как вертикального, так и горизонтального направления.


Плита с боковыми углублениями

Рис. 4. Плита с боковыми углублениями

Этот краткий исторический экскурс понадобился в связи с одним обстоятельством. В последнее время на ряде объектов строительства каркасных зданий (преимущественно, из металла) стали использовать пустотные плиты перекрытий, изготовленные по экструзионной технологии (см. фото). Технология эта очень экономична и высокопроизводительна: на длинном стенде с помощью экструдера изготавливается одна непрерывная плита, которая разрезается затем дисковой пилой на отрезки нужной длины. Однако позволяет она изготавливать плиты только с продольными пазами, которые, как мы уже убедились, жесткость диска перекрытия не обеспечивают. Отсутствие же жесткого диска неизбежно приводит к перегрузке тех колонн, которые не соединены вертикальными связями.


Плиты, изготовленные по экструзионной технологии

Фото. Плиты, изготовленные по экструзионной технологии, на одном из строительных объектов

Чтобы исключать в будущем подобные ошибки, чреватые аварийными последствиями, на наш взгляд, необходимо в проектной документации особо оговаривать тип шпоночных соединений (боковых поверхностей) пустотных плит перекрытий. В случае же применения в каркасных зданиях плит с продольными пазами следует предусматривать специальные меры, обеспечивающие горизонтальную жесткость перекрытий.