> Техника, страница 96 > Перекрытия здании
Перекрытия здании
Перекрытия здании. Отличительные признаки, являющиеся основанием для классификации существующих видов перекрытий, таковы’: 1) положение перекрытия внутри здания. 2) функциональное его назначение, 3) степень огнеопасности,
4) термин, сопротивление, 5) род строительных материалов, употребленных на его возведение,
6)пконструктивные особенности и 7) методы производства работ. По первому признаку перекрытия подразделяют на две основные группы: междуэтажные и кровельные. К междуэтажным относятся также наружные и внутренние бны и площадки, перекрывающие часть площади помещения, этажа или отдельного зала. По функциональному назначению различают перекрытия: а) несущие полезную нагрузку в виде скопления людей (жилые и общественные здания) или в виде веса машин и разного рода материалов (складские и производственные здания), причем эта нагрузка может заключаться также и в динамич. воздействии от неуравновешенных частей механизмов, сбрасывания грузов и тому подобное.;
б) играющие роль поверхностей, ограждающих нижележащие помещения от внешних атмосферных воздействий. Последние в соответствии с принятой в настоящее время терминологией называются покрытиями. Степень требуемой огнестойкости определяется в каждом отдельном случае функциональным назначением или производственным процессом в совокупности с экономическими соображениями. С точки зрения огнеопасности перекрытия могут быть по принятой в СССР классификации огнестойкими, несгораемыми, полусгораемыми, защищенными от возгорания и сгораемыми. В США существует также категория «медленно сгораемых» (slowburn-ing) перекрытий. Термин, сопротивление имеет существенное значение для покрытий верхних этажей бесчердачных зданий, а также в тех случаях, когда перекрытия разделяют помещения с различными температурными режимами. Перекрытия м. б. теплыми, полутеплыми и холодными, обладая различными коэф-тами термин, сопротивления. По роду строительных материалов различают три основных вида перекрытий:
а) деревянные, б) железобетонные, в) состоящие из деревянного настила по железным балкам или железобетонных плит по железным балкам. Кроме того существуют разнообразные системы смешанных перекрытий, то есть состоящих из различных комбинаций железа, дерева, бетона и камня. Конструктивные решения приводят к двум основным системам перекрытий: а) ребристым и б) безбалочным. Оба принципа находят оформление как в деревянных, так и в железобетонных конструкциях и отчасти в металлических. Сточки зрения способов производства работ кроме обычных перекрытий, сооружаемых на проектном уровне, существуют конструкции сборные и сборно-разборные, предварительно заготовляемые на строительном дворе и затем монтируемые уже в виде отдельных, заранее заготовленных щитов, плит, балок и прочих отдельных элементов.
Перекрытия несут кроме собственного веса полезную нагрузку, определяемую в зависимости от функционального назначения. Собственный вес перекрытий определяется на основе предварительного приближенного подсчета или же по данным табл. 1.
Т а б л. 1 .—С обственный вес 1 лс“ перекрытия вместе с б а л к а м it.
Род перекрытия
Дощатый пол по деревянным балкам из досок на ребро с асфальтовым слоем по изоляционной бумаге без подшивки потолка
Деревянные балки из досок на ребро, верхний дощатый настил, фибролитовый слой, паркет по смоляной мастике, штукатурка потолка по драни, потолок с выступающими неподшитыми балками.
Балки из брусьев или бревен, отесанных на два канта, по балкам настил из шпунтованных досок толщиной 4 см, пол асфальтовый по изоляционной бумаге, подшивка потолка из досок 2 см, оштукатуренных по драни ..
Балки из досок на ребро, половой настил из шпунтованных досок 3,5 см, подшивка из досок 2 см, штукатурка по драни, изоляция—глиняный слой 2 см, импрег-
нированный пеком ..
Балки из брусьев или бревен, отесанных на два канта, по балкам настил из шпунтованных досок толщиной 4 см, паркетный пол, подбор из досок толщиной 2,5 см. по черепным брускам с засыпкой шлаком слоем толщиной 10 см, подшивки потолка досками толщиной 2,5 см, и оштукатурка потолка по драни.
Бетонные своды по железным двутавровым балкам, чистый цементный пол, потолок, штукатуренный но нижней поверхности свода,.
Железобетонное плоское ребристое перекрытие по железным двутавровым балкам, потолок—подвесная плита по сетке Рабица, чистый цементный пол.
Собств.вес в яе/м2
65
80
120
100
215
350
5.
1. Трибуны стадиона Giovanni Berta во Флоренции. 2. Покрытие трибун ипподрома в Энгиене. 3. Покрытие эдания школы верховой езды в С.-Луисе. 4. Установка покрытия для зернового элеватора в порту Альбани. 5. Сварка листов покрытия для зернового элеватора в Альбани.
Ti Э. Доп. т.
Расчетные полезные нагрузки на перекрытия в зависимости от функционального их назначения даны в таблице 2.
Таблица 2.—Р а с ч е т н а я полезная нагрузка на 1 л?2 перекрытия.
Расчетная
Род з да п ii ii и пер е к р ы т и я нагрузка в кг/м2
А.Чердачные перекрытия Пеяекрытия небольших площадей в жилых зданиях.. 75
Перекрытия средних площадей в жилых и промышленных зданиях. 125
Г> .Междуэтажные n e р е к р ы т и я
Перекрытия в жилых зданиях. 150
Перекрытия в общежитиях и казармах в зависимости от населенности и оборудования 150—250
Перекрытия в зданиях для учреждений, торговли, школ, лечебного и санитарного назначения в зависимости от предполагаемого скопления людей и оборудования 250-350
Перекрытия в зданиях общественного назначения: в клубах, театрах, столовых, вокзалах, музеях, выставочных павильонах и т. π.. .. 400
Перекрытия в производственных зданиях по действительному значению, но не менее 400
Перекрытия в зданиях для хранилищ, архивах, библиотеках, сейфах и тому подобное., а также в складочных помещениях по действительному значению, но не менее 600
Для уменьшения интенсивности нагрузки,
например от оборудования производственного зала фабрично-заводского здания, следует учитывать не только действительный вес этого оборудования, но также и площадь, на которой происходит передача нагрузки. Следовательно необходимо знать способ опирания оборудования на перекрытие и положение точек или плоскостей приложения силового воздействия. Для уменьшения величины расчетной нагрузки от оборудования, приходящейся на 1 м2 перекрытия, следует по возможности увеличивать площадь передачи давления, что достигается устройством лежневых опор или системой перекрещивающихся лежней и поперечин (фигура 1) или же устройством спе-
ФИГ. 1.
циальных дополнительных балок, непосредственно воспринимающих эти нагрузки (фигура 2). Такое же устройство применяется в тех случаях, когда габарит машинного оборудования опускается ниже уровня, поддерживающего его перекрытия (фигура 3: А — главные балки, В — второстепенные балки и С — специальные дополнительные балки, окаймляющие вырез в плите, к краям которого крепится бункер D с помощью уголка Е). За расчетную нагрузку от оборудования принимается его вес в рабочем состоянии. Кроме того принимаются во внимание инерционные силы неуравновешенных частей механизмов. Горизонтальная и вертикальная составляющие этих сил обыкновенно выражаются в виде произведения собственного веса движущихся неуравновешенных частей механизма или
Фигура 2.
же полного веса механизма на коэфициент динамичности. Величина последнего указывается особо в каждом отдельном случае на основе опытных данных, полученных в результате наблюдений над воздействием одноименных или аналогичных движущихся агрегатов на поддерживающие их перекрытия. Величина кеэф-та динамичности в значительной мере зависит от того, насколько отрегулирован ход машины, и для обычных станков, работающих в производственных цехах текстильной, машиностроительной и других родов промышленности для определения расчетных вертикальных нагрузок на перекрытия этот коэф. принимают равным 1,2—1,5, повышая его в отдельных случаях до 2. Если
инерционные силы могут быть направлены снизу вверх, то надлежит также производить проверку анкерных болтов, прикрепляющих механизм к перекрытию. Для исключительно быстроходных механизмов, делающих несколько тысяч об/м., как наир, турбинные установки, а также для механизмов, обладающих значительным ударным действием, как например паровые кузнечные молоты, коэф-ты динамичности значительно превосходят указанные пределы, вызывая необходимость устройства специальных фундаментов и оснований (смотрите). Увеличенные на вышеприведенные коэф-ты динамичности полезные нагрузки представляют собой как бы фиктивные расчетные силы, действующие на перекрытия, н полагаются в основу статич. расчета прочности всех элементов конструкции. С другой стороны, при малой жесткости перекрытий, поддерживающих механизмы, отличающиеся достаточной быстроходностью и значительным весом, может возникнуть явление резонанса, характеризуемое совпадением числа оборотов машины с числом собственных колебаний перекрытия как упругой системы. Раскачивание перекрытия, резонирующего колебательным движениям машины, при неблагоприятных условиях способно вызвать разрушение конструкции, несмотря на то, что последняя удовлетворяет условиям прочности на основе статич. расчета. Проверка совпадения частоты колебаний заключается в определении частоты колебаний системы под влиянием полной действительной статич. нагрузки, то есть не увеличенной на коэф. динамичности, и сопоставлении ее с числом оборотов машины. При этом требуется, чтобы число собственных колебаний системы превосходило число оборотов машины по крайней мере на 30%. Хотя нек-рыми нормами допускается, чтобы число собственных колебаний системы было менее числа оборотов, производимых возмущающей силой, по крайней мере на 50%, однако такое допущение является нежелательным, ибо нередко величины статич. нагрузки задаются с преувеличением; кроме того т. н. пространственная, не учитываемая жесткость перекрытия, в особенности железобетонного, фактически понижает расчетную величину прогиба системы. Оба эти фактора способны в действительности привести к совпадению частоты колебаний, хотя по расчету они и будут отличаться на 50%. В теории колебаний доказывается, что период собственных колебаний системы равен периоду качания математич. маятника, имеющего длину, равную прогибу системы, находящейся под воздействием статич. нагрузки. Величина прогиба dsf определяется по правилам строительной механики. В таком случае период колебаний __
τ=2π ]/^у ск.,
где д — ускорение силы земного тяготения, равное 981 см/сп2.
Помимо удовлетворения условиям прочности перекрытия должны обладать достаточной жесткостью, устраняющей возможность возникновения упругих прогибов таких размеров, которые могли бы причинять беспокойство при ходьбе, расстройство штукатурки и других элементов перекрытия, раскачивание предметов, подвешенных к потолкам, порчу гидроизоляционных слоев, нарушение правильности работы станков, нарушение эстетич. восприятия и неприятное воздействие на психику. Значения допускаемых прогибов балок приведены в таблице 3, в которой : I —отношение допускаемого прогиба к пролету, причем в графе I указаны обычные требования, а в графе II—повышенные требования.
Таблица 3.—3 начения : I допускаемых прогибов балок.
| Конструкция перекрытия | I | II
* |
| Перекрытия па деревян | ||
| ных балках: | ||
| а) чердачные. | J : 200 | 1 : 250-1 : 300 |
| б) междуэтажные. | 1 : 250 | 1 : 300-1 : 400 |
| Перекрытия на железных балках.
Железобетонные балки |
1 : 250-1 : 360 | 1 : 500 |
| разрезные.
Железобетонные балки |
1 : 625 | 1 : 800 |
| неразрезные. | 1 : 850 | 1 :1 000 |
Норма в 1/360 пролета для перекрытий на железных балках согласно технич. условиям проектирования металлич. конструкций устанавливает предельную допускаемую величину прогиба только от одной полезной нагрузки для перекрытий с оштукатуренными потолками. Постоянная нагрузка при этом в расчет не вводится, ибо предполагается, что прогиб от постоянной нагрузки компенсируется строительным подъемом, придаваемым балкам перекрытия, п во всяком случае фактором, могущим произвести расстройство штукатурки потолка, является именно прогиб, возникающий от полезной нагрузки, поскольку самая штукатурка наносится на потолок после возникновения прогиба от постоянной нагрузки. В тех случаях, когда по функциональному назначению или по другим специальным основаниям к конструкции перекрытия
Фигура 4.
предъявляются повышенные требования в отношении жесткости, следует останавливаться на ребристых системах в отличие от безбалочных, являющихся более гибкими. Так наир., железобетонные перекрытия под типографскими машинами предпочтительнее конструировать с достаточно частой системой ребер, нежели безбалочными. Для уменьшения вредного влияния вибраций, причиняемых перекрытиям установленными на них движущимися механизмами, применяются различные изолирующие материалы.
В Англии для этой цели уже в течение долгого времени с успехом применяется т. н. «масколит», изготовляемый из пробки и войлока и имеющий настолько плотную консистенцию, что он может в качестве прокладки передавать значительные давления на нижележащие части конструкции перекрытия. На фигуре 4 представлено употребление масколита в виде прокладок а между элементами конструкции. На фигуре 5 представлена более сложная комбинация изоляции несущих частей перекрытия от покоящегося на нем вибрирующего механизма. Изоляция состоит из ряда упругих подушек: деревянных досок толщиной 32 миллиметров и брусков толщиной 50 миллиметров, каучуковой прокладки а толщиной 25 миллиметров, железной плиты b толщиной 10—12 миллиметров
и масколитовых прокладок с.
Звуконепроницаемость перекрытий имеет существенное значение, в особенности в жилых и общественных зданиях, музыкальных школах и тому подобное. Шум, производимый быстроходными элек-трич. двигателями, а также паровыми машинами, компрессорными и другими установками, находящимися в помещениях, отделяемых перекрытиями от ниже и выше лежащих этажей, также должен быть заглушен особыми мероприятиями, связанными с конструированием этих перекрытий. Различают два способа распространения звуков: через воздух и через звукопроводящие материалы.
Монолитная структура материалов способствует их звукопроводности. В особенности звукопроводным является железобетон, Уменьшение звукопроводности м. б. достигнуто расслоением однородного материал? с устройством слоев или вкладышей из других материалов,а также посредством устройства стыков, нарушающих взаимное соприкасание элементов конструкции перекрытия. Передача звука через ограждающую поверхность, например через пепекрытие, уясняется из фигура б, на которой S — энергия звуковых волн, излучаемых звучащим телом в 1 ск. на 1 см2 поверхности перекрытия, ΙΙ—ββ — часть этой энергии, отраженная обратно в помещение, где находится источник звука, и создающая допол-
<· «
,(/* А V/f
| V’V „ ; г | ||
| ГГ7777777/?77777Т7 | ||
| Λ. | ||
| „л | ||
| uS
i |
Фигура ϋ. | |
нительный шум в помещении. Остальная часть A=S—R=S (1—β)=aS проникает в перекрытие и частично поглощается. До нижней поверхности перекрытия достигает непоглощенная часть Т=[iS=aS — <pS=(а—q>)S, где <pS—часть звуковой энергии, поглощенная перекрытием. Дальнейшее распространение звука от нижней поверхности происходит уже через воздух. Величина коэф-та передачи звуковой энергии μ зависит от следующих факторов: 1) рода звукоизолирующего материала в сочетании с его объёмным весом, 2) толщины материала, 3) размеров и способа укрепления краев элементов звукоизолирующего материала, рассматриваемых как вибрирующая мембрана, 4) высоты тона излучаемого звука. Теоретич. выражение, определяющее зависимость μ от этих факторов, таково:
_ 1 ^ *2ρ2π2 *
где t — толщина изолятора в см, ρ — вес 1 cmz в г, ρχ — вес 1 см3 воздухα= 0,00125 г, λ — длина волны звука при его возникновении. Опытными данными установлено, что 1) μ увеличивается с увеличением пористости изолятора, ибо поры служат путями, по которым совершается прохождение звука, 2) μ уменьшается с увеличением толщины и веса изолятора, 3) μ увеличивается, если изолятор может свободно вибрировать. Наблюдение над различного рода перекрытиями показало, что очень тонкий песок является одним из лучших звукоизоляторов. Удачным звукоизолирующим полом является пол, состоящий из слоя тонкого песка, покрытого пробковой плитой и линолеумом. Значения коэф. μ, полученные из опытов, произведенных германскими инженерами Бем и Зивекинг, приведены в таблице 4.
Таблица 4.—Значения коэф-та μ для различных материалов по Бему и Зивекингу.
| Наименование испытуемых материалов | Толщина
t в см |
μ |
| Открытое окно.. | _ | 1,00 |
| Пробковая плита .. | 1,0 | 0,92 |
| » » .. | 2,5 | 0,77 |
| » » .. | 3,5 | 0,36 |
| Войлок, пропитанный водой. | — | 0,65 |
| » сухой .. | 3,0 | 0,81 |
| » прессованный. | — | 0,42 |
| Пробковая плита гудронированная | 6,0 | 0,32 |
| » » с бумагой. | 3,0 | 0,12 |
| » » » цементом. | 3,0 | 0,025 |
| » » » линолеумом тол- | ||
| щиной 4 миллиметров.. | - | 0,070 |
| Два слоя пробковых плит с сле | ||
| дующими заполнителями в про | ||
| межутке между ними: | ||
| Соломит 1 слой .. | _ | 0,78 |
| » 2 слоя .. | — | 0,65 |
| » 3 » .. | _ | 0,55 |
| » 4 » ..·. | — | 0,43 |
| Стекло .. | 0,2 | 0,34 |
| Сосновая фанера .. | 0,3 | 0,19 |
| Линолеум.. | 0,1 | 0,15 |
| Листовое железо. .. | 0,1 | 0,06 |
| Воздушный прослоек. | 1,5 | 0,74 |
| Песчаная засыпка.. | 1,5 | 0,28 |
Опыты Бергера дают следующие значения коэф-та μ для различных звукоизолирующих плит (табл. 5).
Конструкция незвукопроводного перекрытия пола Смитовской консерватории при Иллиной-ском ун-те в Соединенных Штатах состоит
Таблица 5.—3начение коэф-та μ noJBeprepy.
| Наименование испытуемых материалов | Толщина
t в см |
μ |
| Воздух.. | _ | 1,00 |
| Фланель.. | 0,10 | 0,96 |
| Войлок .. | 0,15 | 0,93 |
| Асбестовый картон.. | 0,10 | 0,87 |
| » » .. | 0,15 | 0,82 |
| » » .. | 0,20 | 0,78 |
| Асбестовая плита. г. | 0,80 | 0,20 |
| Прессованная пробковая плита. | 1,00 | 0,88 |
| » » ». | 1,50 | 0,81 |
| » » ». | 2,00 | 0,74 |
| » » ». | 10,2 | 0,34 |
| Дерево.. | 1,30 | 0,83 |
| » .. | 2,40 | 0,63 |
| Гальванизированное листовое же | ||
| лезо .. | 0,10 | 0,70 |
из железобетонной плиты толщиной 30 сантиметров с введенным в нее облегченным заполнением в виде пустотелых кирпичных блоков толщиной 25 см. Поверх железобетонной плиты насыпан слой сухого песка толщиной 2,5 см, слой золы толщиной 5 см, слой строительного войлока и наконец линолеум. В комнатах для упражнений в той же консерватории были кроме того устроены подвесные потолки в виде железобетонных плит по сетке Рабица. Во Франции нередко применяется незвукопроводное перекрытие, состоящее из 25—30-мм слоя упругого и звукопоглощающего патентованного материала, известного под наименованием антифон, покрытого сверху бетонной коркой толщиной 20—25 миллиметров, служащей основанием для паркетного пола или для покрытия линолеумом. Для предохранения от проникания звука из одного этажа в другой через стены в уровне перекрытия прокладываются горизонтальные и вертикальные пробковые плиты, называемые «корсиль», причем плита, проходящая в толще стены во избежание впитывания влаги пропитывается или покрывается асфальтом.
Конструктивная высота перекрытия, то есть высота, на которой размещаются несущая конструкция, изолирующие слои, плоскости пола и потолка, по существу является бесполезной, ибо она увеличивает объём здания, и потому при выборе типа перекрытия следует стремиться к возможному ее уменьшению. Это положение в особенности справедливо в тех случаях, когда перекрытие опирается на несущие или вообще достаточно толстые стены, объём которых существенно увеличивается с увеличением конструктивной высоты перенрытий. Напротив, если
наружные стены являются не несущими, а фахверковыми или же служат заполнением каркасной конструкции, то есть если стоимость их относительно невысока, то может оказаться выгодным применение перекрытий с более значительной конструктивной высотой, если такое перекрытие само по себе представляет экономия, преимущества. На фигуре 7 изображена конструкция междуэтажного перекрытия, состоящая из железобетонных ригелей а, по которым уложены на ребро дербвянные дощатые балки b, подшитые снизу тесом, оштукатуренным и образующим потолок нижележащего этажа, и покрытые сверху половым настилом d. Для уменьшения конструктивной высоты hx дощатые балки укладываются на выступы в нижней части железобетонного ригеля. Конструкция по типу фигура 8, состоящая из тех же частей, является более
Фигура 8.
простой и дешевой, но увеличивает конструктивную высоту h2. В этом случае железобетонные прогоны снизу открыты, что не всегда является допустимым с точки зрения эстетич. восприятий, а также в санитарно-гигиенич. отношении, ибо наличие входящих углов способствует скоплению пыли и грязи, затрудняет протирку потолка и потому, например в помещениях амбулаторий,
больниц, нек-рых лабораторий и тому подобное., не допускается. Открытые балки, идущие параллельно остекленным плоскостям здания, в особенности вблизи наружных стен (фигура 9), создают затемненные углы а и резкие тени на потолке. Междуэтажные перекрытия здания, имеющего в поперечном разрезе два больших крайних пролета и небольшой средний, например здания со средним коридором, могут быть удачно разрешены по типу, представленному на фигуре 10, где а — железобетонное ребристое перекрытие, b — чистый пол, с — дощатые подкладки и d — звукоизоляция. Линии промежуточных колонн располагаются перпендикулярно плоскости чертежа по перегородкам, отделяющим комнаты от коридора. По колоннам проходит железобетонный прогон, совпадающий с перегородкой и в ней скрывающийся. Поперек идут железобетонные ребра с плитой, обращенной книзу, благодаря чему об
разуется гладкая поверхность потолка. Вся нагрузка от перекрытия воспринимается непосредственно ребрами, и поэтому плита может иметь минимальную толщину (до 5 см). Ребра в этом случае представляют собой трехпролетные неразрезные балки с коротким средним и длинными крайними пролетами, вследствие чего на протяжении всего среднего и значительной части крайних пролетов получается отрицательная эпюра моментов, и следовательно на большей части длины этих балок нижний пояс
является сжатым. Т. о. наличие плиты, снабженной небольшими вутами именно в нижней части ребер, соответствует статич. схеме перекрытия. Хотя представленное на фигуре 10 перекрытие считается огнестойким, однако опыт показывает, что железобетонные плиты толщиной в 5 сантиметров не вполне противостоят разрушительному действию огня и воды при пожаре, длящемся в течение значительного времени. По американской практике огнестойкое железобетонное перекрытие должно иметь толщину плиты в 10 см.
В деревянных перекрытиях с целью упоминавшегося выше выигрыша высоты в США применяют особые хомуты из полосового железа, надеваемые на прогоны или укрепляемые в стене (фигура 11). Такого рода устройство облегчает
Фигура и. также удаление и замену пришедших в негодность балок при ремонте перекрытия, тогда как в случае заделки концов балок непосредственно в каменную кладку стены эта операция является более затруднительной. С другой стороны, в виду недостаточной жесткости подвесных хомутов они под влиянием нагрузки концов поддерживаемых ими балок несколько деформируются, причиняя т. о. осадку всего перекрытия. Следует заметить, что известная величина прогиба пола в такого
Фигура 12.
рода конструкциях наблюдается и при отсутствии подвесных хомутов, то есть в случаях укладки балок поверх прогона. Действительно, в пристенных пролетах один конец второстепенных балок, лежащий на каменной стене, не дает осадки, в то время как другой конец, опирающийся на прогон, понижается на величину упругого прогиба прогона. Деревянные перекрытия состоят из системы деревянных балок, уложенных в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях и опирающихся на стены и промежуточные колонны, и настила. Последний укладывается плашмя или на ребро, образуя в последнем случае т. н. дерево-плиту. На фигуре 12 показано опирание концов балок на стены и колонны в междуэтажном перекрытии промышленного здания, в к-ром прогоны и балки оставлены открытыми, ибо подшивка их снизу не оправдывалась бы эстетич. требованиями и лишала бы возможности постоянного наблюдения за состоянием ответственных частей несущих конструкций и принятия соответствующих и своевременных мер на случай их загнивания. Равным обра-
зом возникновение пожара легче может быть обнаружено при открытых балках, нежели в случае подшивки потолка. По этим соображениям по строительному законодательству США в т. н. медленно сгораемых деревянных конструкциях перекрытий фабрично-заводских зданий запрещается подшивка и оштукатурка потолка. На фигуре 13 представлено деревянное перекрытие с настилом, уложенным на ребро. Основная идея конструкции медленно сгораемых перекрытий заключается в применении тяжелых профилей поперечных сечений деревянных балок и плит. Способность деревянных конструкций к возгоранию возрастает по мере увеличения периметра сечения, омываемого кислородом воздуха, необходимым для процесса горения. Следовательно, чем тоньше элементы деревянной конструкции, тем интенсивнее может происходить возгорание. Равным образом скорость .притекания воздуха играет существенную роль в отношении сопротивляемости возгорания. Поэтому такие конструкции междуэтажных перекрытий, в которых имеются непрерывные пустотные каналы между
Фигура 13.
поставленными на ребро дощатыми балками, являющиеся побудителями тяги воздуха, обладают меньшей огнестойкостью, нежели перекрытия, образованные сплошной дерево-плитой, то есть сплошным слоем досок, поставленных на ребро вплотную при толщине 8—11 см. Эта конструкция требует расхода древесины на 20—30% более, нежели балочное пустотное перекрытие, но является значительно менее трудоемкой и более огнестойкой, вследствие чего получила большое распространение в США, а в последнее время стала применяться также и в СССР, в особенности для образования полутеплых бесчердач-ных покрытий фабрично-заводских зданий. Высота брусчатых сечений деревянных балок медленно сгораемых конструкций не должна быть менее 30 см. При значительных площадях помещений фабрично-заводских зданий (смотрите), перекрываемых деревянными покрытиями, устраиваются огнестойкие железобетонные зоны или брандмауэрные стенки. Для уменьшения опасности распространения пожара деревянные покрытия снабжаются спринклерным оборудованием (смотрите). По американскому строительному законодательству применение медленно сгораемых перекрытий при высоте зданий до 22,5 метров или менее б этажей допускается при том условии, чтобы площадь перекрытия каждого этажа, заключенная между брандмауэрными или наружными ограждающими калшнными стенами для зданий, выходящих на одну улицу, без спринклерного оборудования не превышала 900 м2 и со спринклерным оборудованием — 1 800 м2 и для зданий, выходящих на две улицы, соответственно — 1 100 м2 и 2 200 м2.
Чрезвычайно экономичный тип междуэтажного перекрытия состоит из ряда электросвар-ных решетчатых фермочек весьма легкого веса. Верхний и нижний пояса образованы из полосо вого железа толщиной 3—4 миллиметров, к-рому посредством холодной прокатки придана показанная на фигуре форма. Для предохранения от коррозии железо подвергается процессу гальванизации. Пролеты, перекрываемые этой системой ферм, достигают 1 метров Они с успехом применяются в США в качестве междуэтажных перекрытий в гостиницах, конторских и других помещениях. Решетка фермочек образуется из круглого железа диам. 10—12 миллиметров и в местах соединения с поясами приваривается. К нижним поясам фермочек прикрепляется металлич. сетка, изготовленная из кровельного железа посредством штампования. На сетку наносится снизу слой бетона, частично проскакивающий через отверстия в сетке и образующий огнестойкую армированную плиту. По сравнению с металлич. балками сплошных профилей описанные фермочки дают 30—40% экономии в весе металла.
Железобетонные междуэтажные перекрытия над помещениями, где требуется особо интенсивное освещение, нередко устраиваются с консольными выносами, позволяющими производить осте-кление всей плоскости фасада сплошными полосами, не прерываемыми простенными столбами или колоннами. Такая конструкция нередко применяется в современном строительстве в СССР (дом Нар. Комиссариата торговли в Москве, прядильная ф-ка «Красная Талка» в Иванове и др.) и на Западе.
Покрытия одноэтажных зданий, не несущие полезной нагрузки кроме веса снегового покрова и ветра, иногда представляют собой серьезные инженерные сооружения, сложность которых увеличивается вместе с увеличением перекрываемого пролета. Уменьшение пролетов перекрытий постановкой внутри перекрываемого помещения промежуточных колонн обычно приводит к облегчению веса несущих частей перекрытия, и потому такое распределение ширины помещения на отдельные пролеты м. б. рекомендовано во всех случаях, когда по функциональным условиям такое решение является допустимым. Препятствием к постановке промежуточных колонн может служить наличие машинного оборудования в фабрично-заводских производственных цехах, недопустимость стеснения происходящего в помещении движения (гаражи, вокзалы), нежелательность ухудшения условий зрительных восприятий (театры) и другие специальные требования. В соответствии с этим покрытия таких помещений, как аудитории, выставочные залы, театры, вокзалы, рынки, гаражи, ангары, эллинги, некоторые производственные цеха и тому подобное., нередко достигают значительных пролетов. Собственный вес несущих частей такого рода покрытий, отнесенный к 1 ж2 проекции, возрастает приблизительно пропорционально пролету, в то время как снеговая и ветровая нагрузки, будучи независимыми от пролетов, остаются постоянными. Отсюда следует вывод, что при больших пролетах покрытий одноэтажных зданий, а также покрытий верхних этажей многоэтажных зданий необходимо стремиться к всемерному уменьшению собственного веса несущих элементов этих покрытий. Это достигается надлежащим выбором рода материалов, качества материала, конструктивной схемой и отчасти методами производства работ. Если отсутствуют специальные требования, вынуждающие конструировать покрытие огнестойким, то является вполне целесообразным заменять железобетон, имеющий большой собственный вес, металлическими или деревянными конструкциями, ибо единица веса тех и других обладает значительно большей прочностью на единицу веса материала при работе на изгиб и в особенности на растяжение, нежели железобетонные конструкции. Действительно, если положить вес железобетонного элемента, работающего на изгиб, длиной 1 ж, равным 1 т, то объём
А
его равен ψ-r ж3; площадь сечения растянутой арматуры приблизительно равна ^ м‘* и мо" мент, к-рый м. б. воспринят по железу,
°01^41250. x-Lx 104Л=10*×4,6Л,
где h — полная высота прямоугольного сечения ригеля. Для сплошного железного сечения получим: объём равен — ж3, площадь растянутой части сечения равна ж2 и момент, к-рый
2 х 7,8
м. б. воспринят сечением с учетом ослабления заклепочными дырами,
[M0]gs 1 4002Xx°7^-i<-i^×I JsW*×63,5A.
A
Для дерева объём равен ^ ж3, площадь растя-
’ i
нуюй части сечения равна 2 ж2 и мохмент, который м. б. воспринят ослабленным сечением,
[М0]=90 Χ2χ8ο,6Χ 10-×тh=104×42,5/г.
Отсюда ясно, насколько м. б. облегчена несущая конструкция покрытия путем замены железобетона железом или деревом. Что касается элементов, работающих на сжатие, как опорные колонны, поддерживающие такие покрытия, то поскольку влияние их собственного веса незначительно, конструирование их из железобетона или камня является вполне уместным.
Покрытия больших пролетов осуществляются также и в железобетоне. Однако в виду невыгодности использования механических свойств железобетонных конструкций больших пролетов при работе их на изгиб, такого рода покрытия конструируются в виде арочных систем, в которых основные элементы работают на сжатие. Другим возможным, решением покрытий больших пролетов железобетонными конструкциями являются железобетонные тонкостенные своды-оболочки (смотрите), рассматриваемые как балочные
Фш?. 14.
системы, работающие в направлении образующей свода. В современных сооружениях арочные железобетонные покрытия достигают весьма значительных размеров. Таковы покрытия элита
Фигура 16.
здания ангаров для гидропланов на морской базе Каруба в Тунисе. Пролет покрытий этого здания 65,6 ж — наибольший из осуществленных до настоящего времени в сооружениях этого рода. С каждой из двух боковых сторон расположены вспомогательные помещения пролетом 8,3 ж. Полная ширина покрытия таким образом составляет 213,4 ж при длине 65 ж и общей площади около 13 771 ж2. Особенностью этого сооружения является отсутствие затяжки внутри помещения. У средних опор горизонтальный распор от собственного веса и равномерно распределенной нагрузки смежных пролетов взаимно уравновешивается. У крайних опор величина опорной реакции при невыгоднейших условиях загруже-ния составляет 125 тонн Она разлагается (фигура 16) на силу 135,5 т, сжимающую крайний наклонный прямолинейный элемент верхнего пояса, и силу 18 га, растягивающую крайнюю стойку.
Сжимающая сила 135,5 га воспринимается двумя наклонными сваями Франки и затяжкой, заглубленной ниже уровня пола (фигура 17 и 18). Как видно из разложения сил, представленного на фигуре 17, благодаря наклону свай в 20° к отвесной линии растягивающее усилие затяжки уменьшается с 112 тонны до 83 га, что существенно уменьшает расход металла на затяжки, имеющие длину 230 ж. Покрытие представляет собой
| у. OL | |
| <| | 8J0 |
- й//-
65,60 Фигура 15.
{см.) для дирижаблей в Орли и многие другие. На фигуре 14 представлен внешний вид, а на фигуре 15 — поперечный разрез сооруженного в 1932 г. железобетонные арки, расположенные в расстоянии 5 ж одна от другой, имеющие в поперечном сечении ширину 27 сантиметров и высоту, изменяющуюся от 70 сантиметров в ключе до 50 сантиметров у пятовых шарниров, и железобетонный свод толщиной 7 сж, помещенный у нижней поверхности арок. Уменьшение высоты сечения арок у пятовых шарниров способствует увеличению их гибкости и уменьшает величину температурных напряжений. Крайний прямолинейный элемент арки, проходящий поверх кровли бокового пролета, лишенный сплошного сводчатого покрытия, в целях увеличения жесткости имеет тавровое сечение и оканчивается башмаком, опирающимся на сваи. Для воспрепятствования отрыванию крайней стойки, растянутой силой 18 га, она основана на свае Франки, сцепление которой с грунтом обеспечивает от выдергивания. Для 8,зо у - 1 связи стойки со сваей из Верхней части последней пропущена в стойку продольная арматура. Заглубление затяжки в землю ниже уровня пола создает для нее благоприятные термостатич. условия. Для регулирования же удлинений от внешней нагрузки сконструировано устройство для натяжения затяжки. На фигуре 19 представлен поперечный разрез, а на вкл. л., 1 — общий вид железобетонного покрытия трибун стадиона Giovanni Berta во Флоренции, представляющего интерес исключительными размерами консольного выноса, достигающего 22 ж. По главным железобетонным консольным фермам в целях уменьшения собственного веса устроено сплошное покрытие из керамиковых пустотелых блоков общей толщиной 14 сж, Положенных между тонкими железобетонными прогонами, помещающи-
ставлена деталь температурного шва, осуществленного по сдвоенным фермам, на которых уложены листы асфальтированного толя, обеспечивающие свободное скольжение прилегающих частей покрытия. Другим примером устройства железобетонного консольного покрытия с исключительно большим выносом консоли могут служить представленные на фигуре 21 и 22 поперечный разрез и деталь конструкции покрытия
трибун ипподрома в Энгиене. В этом покрытии консоль пролетом 16 ж решена не в виде фермы, а как сплошная железобетонная балка переменного по высоте сечения от 2 ж до 70 см. Освеще ние средней части зала достигается застеклением в плоскости покрытия гофрированным стеклом (вкл. л., 2).
В сооружениях, к которым не предъявляется требование долговечности и огнестойкости, а также при наличии соответствующих экономия, соображений и при дефицитности металла и це мента применяются деревянные покрытия, получившие в последнее время большое распространение в Германии и СССР. Этого рода покрытия применяются в зданиях гаражей, аудиторий, столовых, фабрично-заводских цехов и тому подобное. и представляют собой обыкновенно деревянные фермы (смотрите), покрытые деревянным кровельным настилом. В последнее время деревянные покрытия больших пролетов стали осуществлять в виде сплошных тонкостенных сводов-оболочек (смотрите), безреберных и с ребрами. На вкл. л., 3 представлено сводчатое покрытие здания школы верховой езды в С.-Луисе (штат Миссури, США), представляющее собой кружалы но-сетчатый свод, известный под наименованием системы Цольбау. Конструкция состоит из косяков, соединенных болтом под острым углом (фигура 23, а — косяк, b — деталь соединения). Этой системой перекрываются пролеты в °
20—25 ж. Достоин- (Г~~-----
ством этого покрытия с ~
является возможность заводского изготовле- Фигура 23.
ния, однотипность его элементов, удобство перевозки и простота сборки. Все приведенные выше примеры показывают, что в железобетонных конструкциях плита или свод играют роль несущей конструкции и во всяком случае участвуют в работе основной системы (арки, балки). Равным образом в деревянных сводах-оболочках, в сводах системы Шухова-Брода и нек-рых других деревянных конструкциях ограждающая оболочка также участвует в работе системы. Что же касается ограждающих плоскостей, организуемых по деревянным и металлическим фермам, то по отношению к несущим конструкциям (фермам) они являются нагрузкой, не участвуя совершенно в работе этих последних. Интересная попытка использования механических свойств материала, образующего ограждающую кровельную поверхность покрытия, осуществлена на постройке зернового элеватора в порту Альбани на реке Гудзон (США).
Это сооружение представляет собой в плане сдвоенную букву Н, образуемую рядами силосных банок. Пространства между ветвями этой конфигурации используются как полезные помещения, а банки служат для этих пространств мощными подпорными стенками. Остающаяся открытой четвертая сторона замыкается специально сооруженными металлическими А-образными фермами. Т. о. требовалось перекрыть без устройства промежуточных опор 4 отдельных одинаковых площади между банками размерами 87×36 ж каждая. Эти покрытия были осуществлены без ферм одним листовым железом толщиной в 3 жж, подвешенным с одной стороны к стенке, идущей поверху продольных банок, а с другой — к вышеупомянутой системе металлич. ферм. Т. о. 3-жж листовое железо образует полотно в виде висячей системы, являясь одновременно и основной несущей конструкцией и ограждающей кровельной поверхностью. Следовательно выгода принятого решения заключается в использовании механич. свойств листового железа, работающего на растяжение. На фигуре 24 представлен план перекрываемого помещения (<а — швы расширения), на фигуре 25 — поперечный разрез и на вкл. л., 4 и 5 — производство
работ. Последнее заключалось в изготовлении полотен длиной, равной длине теоретически вычисленной висячей линии, и шириной 1,25 м, для каковой цели стыки отдельных листов сваривались. Изготовленные полотна подымались
| А Н-+-. | sia ; .r&l-hfe-ht -in ?-i k i ^ i v i | ||
| Si°L | i f · t ( If i j Vljf * ** V ? |J 5 ‘V,K t yjt s Ϊ y, ; ц ^ *· j cjTy:
^ j/оЧ; jjfv! £/V· Uo-Л Lfe.i L.<t> 4 ill | ||
| ·!*· · | •ед | ||
| ::ί. | I I®·· | ||
| * 8 | 5 « ; - -
ί * |
Mtt-illilllM - -____i - | f:,
ki |
| Μ | ЩЩ ; }; | £ | |
| i-. | rill | J j j ij j j j Η ίΠ 1У1111Ц ! ПП Hi | |
| Ь a | |||
Фигура 24.
на место с помощью подъемных лебедок и укреплялись в нижнем конце. Противоположный конец, опирающийся на силосные банки, укреплялся на последних с помощью тросов, подтягиваемых в требуемое Положение лебедками. Возникающий в опорах распор воспринимался
горизонтальными перекрытиями как в уровне верхней площадки силосных банок, так и находящихся под А-образными рамами. На вкл. л., 5 изображен момент электросварки продольных стыков, выполняемый на самом покрытии. Расход металла на кровлю выразился цифрой 25 килограмм на 1 м2, что указывает на экономичность осуществленного решения по сравнению с устройством покрытия из металлических ферм.
Лит.: Л и ф ш и ц С., Акустика зданий и их изоляция от шума и сотрясений, М.—Л., 1931; «Строительная индустрия», т. 7, М., 1933; Eason A., The Prevention of Vibration a. Noise, L., 1923; К at el J., L’isolement acoustique des constructions et des machines, «GrC», 1929, 16 Nov.; Η о 1 t m a n D., Wood Construction, N. Y., 1929; Morsch E., Der Eisenbeton-bau, В. 1—2, Stg., 1923—30; «La technique des Tra-vaux», P., 1933—34; «Der Stahlbau», Beilage zur Ztschr. «Die Bautechnik», B., 1928—33; «Constructions Methods, N. Y., 1933, March. E. Штамм.