кесонні перекриття

Кесон, в перекладі з французької мови (caisson), означає ящик. Спочатку такі конструкції використовувалися для спорудження фундаментів мостових опор в руслах водойм. Залізобетонна або металева конструкція, забезпечена по всьому периметру низу сталевими ножами, встановлюється на насипний острівець. При розробці грунту під ножем кесон під дією власної ваги осаджується, при необхідності виконується додатковий привантажувач. Кесонна порожнину повністю герметична, тільки в стелі є отвір для пропуску шахтних труб, через які закачується стиснене повітря, і шлюзовий люк, через який доставляються робочий персонал і відбувається підйом розробленого грунту. Створюване в кесоні надлишковий тиск не дає проникнути в нього воді, але надзвичайно шкідливо для здоров'я працюючих людей. Існує навіть таке поняття як кесонна хвороба. Тому в нашій країні такий метод практично не застосовується вже близько 50-ти років.

У будівництві кесон - елемент членування стель або внутрішніх поверхонь склепінь з утворенням ящікообразних заглиблень, одержані між перехресними балками. Через схожою на вафлі поверхні їх часто називають вафельними.

Будівель без влаштування перекриттів не буває, кесонне перекриття це вид ребристого залізобетонного конструктиву, в якому в нижній зоні перетину тільки армовані ребра з концентрацією розтягнутої арматури, а бетону немає. Ребра розташовуються в 2-х напрямки перпендикулярно один одному (рідше під кутом) з кроком ≤ 150-ти см. Зверху ребер укладається плита.

Кесонні плити перекриття можуть бути монолітними або збірними. Всі балки, головні і допоміжні, однакової висоти. На стелях утворюються поглиблення квадратної, прямокутної або ромбовидної форми, схожі на своєрідні ящики, тобто кесони. Така стельова конструкція обумовлюється, в основному, міркуваннями архітектурного задуму. Уже в стародавніх єгипетських мозаїках, давньогрецьких і римських фресках зустрічаються дерев'яні балки, розташовані поздовжньо і поперечно, утворюючи ящики, перекриті зверху суцільним настилом. Простір між балками прикрашалося живописом або орнаментами у вигляді невеликих скульптур. Подібні зображення присутні і на стародавніх римських і грецьких фресках.

Різновиди перекриття кесонного типу

Залежно від технології виготовлення розрізняють:

Збірно-монолітні кесонні перекриття, що складаються з збірних пустотілих блоків розмірами 20 × 20 × 60 або 30 × 30 × 80 см, розташованих в розтягнутих перетинах, і монолітної плити в стислих зонах. Блоки монтуються у вигляді закритої з усіх боків геометричної фігури і служать незнімної опалубкою (залишаються в тілі бетону). Над блоками товщина монолітного бетону складає від 5-ти до 6-ти см. У місцях сполучення з колонами (надопорних місцях) конструктив являє собою суцільну монолітну плиту, так як в цих місцях діють розтягують сили. Поверх блоків виконується армування арматурними сітками, а в надопорних зонах на блоки напускати арматурні стержні.
Монолітні кесонні залізобетонні перекриття, що відрізняються оптимальним розподілом бетонної суміші. Між ребрами немає зайвого бетону, що значно полегшує конструктив, створюючи ребристу структуру. Суміш не вкладається в розтягнутих зонах перетину, в яких бетонуються тільки ребра з арматурою, що працює на розтяг. Результат - значна економія матеріалів і можливість збільшення перекриваються прольотів. Опалубка для кесонних перекриттів складається з наступних комплектуючих елементів:
- телескопічні стійки;
- металева решетування;
- пластикові кессонообразователі, інвентарні форми з незначною адгезію до бетону і можливістю легкого видалення після затвердіння бетону допускає демонтаж опалубки. Невелика вага дозволяє виконувати роботи по їх розкладці і зняття вручну без використання вантажопідіймальних механізмів.

Пластикові форми фіксуються на прогонах обрешітки з великою точністю, структуру каналів під ребра утворюють інвентарні касети пустотоутворювачів. Поверх форм розміщуються арматурні сітки, після чого вся поверхня заливається бетонною сумішшю з доставкою автоміксерамі і ущільненням. Результат - монолітна залізобетонна конструкція кесонного типу заввишки по висоті пластикових форм (від 25-ти до 45-ти см). На ділянках спирання на колони бетонується суцільна залізобетонна монолітна плита.

Деякі особливості спорудження монолітних кесонних перекриттів

Роботи виконуються за робочими кресленнями відповідно до ППР та будівельними нормами і правилами. Особлива увага приділяється виконанню арматурних робіт та встановлення опалубки строго за проектом з надійною фіксацією в передбаченому проектом положенні. Застосовується опалубка наступних основних типів:

Опалубочная система SKYDOME, що є повністю самонесущей. Може використовуватися багаторазово. Все опалубні елементи виготовляються в заводських умовах з комплексною поставкою на будівельний майданчик. Характеризується мінімальною кількістю пиломатеріалів для пристрою настилів і об'ємних інвентарних елементів (вкладиші), найпростішим демонтажем. З недоліків можна виділити тільки високу вартість.
Комбіновані типи опалубки, в яких вкладиші укладаються на суцільний дощатий настил або фанеру. В цьому випадку в порівнянні з 1-им типом значно зменшується кількість необхідних балок і стійок, але розбирання більш трудомістка.
Фанерна опалубка. Настил і вкладиші виготовляються з ламінованої фанери безпосередньо на будмайданчику. Основний недолік - тривалість підготовчих робіт перед початком установки опалубки. Такий тип оптимальний для індивідуального будівництва будинків невеликих площ.

Різновид - опалубка з картонними вкладишами, виготовленими на заводах. Щільні картонні елементи, обгорнутий поліетиленом, службовці об'ємними опалубними елементами, укладаються на місці будівництва. Конструкція повторно використовуватися не може і після демонтажу утилізується.

Монтаж опалубок 1-го виду складається з таких операцій:

розстановка телескопічних стійок в місцях закінчення і стиків прогонових балок. Фіксація встановлених стійок в вертикальному положенні за допомогою вхідних в комплект треног;
укладка прогонів в оголовки стійок за допомогою вилочних захватів. Конструкцією оголовків передбачена стиковка прогонів по довжині;
установка інвентарних опалубних балок по верху несучих прогонів;
монтаж об'ємних елементів
розмітка бортів опалубки
монтаж бортових упорів, стійок огородження і бортовий опалубки.

Аналогічно виконуються роботи і для інших типів опалубок, але інвентарні балкові конструкції влаштовуються на фанерних або дощатих настилах.

Армування виконується об'ємними каркасами, сітками і окремими стрижнями. Для поздовжнього армування використовується періодична, для поперечного - гладка арматура. Забезпечення захисного бетонного шару виконується спеціальними фіксаторами. Розташування арматури в 2-х взаємно перпендикулярних площинах дозволяє виконувати монтаж каркасів в 2-е черзі. Перші каркаси встановлюються без верхньої арматури, але з установкою хомутів, що не перешкоджає монтажу каркасів 2-ої черги з нижніми і верхніми поздовжніми стрижнями і розташованими по довжині каркасів хомутами. Бетонування виконується сумішами з наповнювачами дрібних фракцій. Клас важкого бетону ≥ В15, на пористих заповнювачах допустимо В 12,5. Ущільнення виконується голчастими вібраторами діаметрами ≤ 45-ти мм.

Переваги кесонних перекриттів

Скорочення термінів зведення, обумовлене відсутністю необхідності посилення фундаментів і установки додаткових колон.
Зменшення загальної товщини конструктиву, відповідно його ваги і навантажень на споруду.
Зменшений витрата матеріалів.
Можливість вільного планування приміщень з істотною економією вільного простору і збільшенням довжини прольотів.
Збільшена несуча здатність.
Виразність архітектурних рішень.

З наявних недоліків можна відзначити трудомісткість зведення і недоцільність застосування в будівлях з малими прольотами.

Області застосування кесонних перекриттів

Конструкції чудово зарекомендували себе при влаштуванні перекриттів в сильно навантажених інженерних спорудах і в будівлях з великою циркуляцією людського потоку (спортивних і торговельних комплексах, театрах і кінотеатрах, навчальних та освітніх установах і т.д.). У великих українських містах для поліпшення екології виробничі потужності виносяться за межі міста. Знесення великих об'ємних будівель не завжди доцільний в економічних відносинах, тому вони часто переобладнуються в різні багатофункціональні центри. У виробничих корпусах для функціонування мостових кранів висота приміщень становить ≥ 10-ти м. Для забезпечення функціональності переобладнання таке високе простір розбивається на поверхи введенням додаткових перекриттів. Оптимальні для цього кесонні конструкції.

Слід констатувати, що при очевидних перевагах кесонних конструктивів в порівнянні з традиційними плоскими конструкціями, застосування їх вУкаіни поки не отримало широкого застосування, на відміну від багатьох європейських держав (Іспанія, Німеччина, Великобританія, Італія та інші).