Ключевые слова: железобетонное перекрытие, колонна, капитель, узел опирания.
В настоящее время активно развивается строительство жилых и общественных зданий из монолитного железобетона. Рациональным является использование каркасно-стеновой конструктивной системы, позволяющей обеспечить свободные планировки помещений при соблюдении требования по необходимой жесткости и устойчивости здания. Конструкция представляет собой систему из вертикальных несущих элементов — колонн, стен и горизонтальных несущих элементов — перекрытий.
Железобетонные плоские перекрытий являются одним из самых распространенных видов конструкций, которое применяются в строительстве зданий и сооружений. Выделяют две основные группы перекрытий в соответствии с их конструктивными схемами. Первая группа — балочные перекрытия, вторая группа — безбалочные перекрытия.
В балочных перекрытиях расположение балок возможно в одном или в двух направлениях. Обеспечивается совместная работа балок и опирающихся на них плит. Иная ситуация в безбалочных перекрытиях, где опирание плиты происходит непосредственно на колонну.
Безбалочные превосходят балочные перекрытия по следующим пунктам:
− возможность возведения зданий любой конфигурации в плане, с различными объемно-планировочными решениями;
− улучшение освещенности помещения;
− упрощение устройства инженерных коммуникаций;
− уменьшение в целом высоты постройки;
− уменьшение расхода материала для стен.
Существенным недостатком является большой собственный вес безбалочных перекрытий по сравнению с балочными. Несмотря на утяжеление конструкций строительство зданий со сплошными перекрытиями получило широкое распространение в нашей стране и в мире в связи с технологической простотой возведения таких перекрытий.
Существуют следующие разновидности безбалочных перекрытий:
− сборные;
− монолитные;
− сборно-монолитные.
Безбалочные перекрытия с капителями появились более 100 лет назад. Впервые такие перекрытия были выполнены Рунером и Торнером в 1906 г. в США. В Европе первое безбалочное перекрытие было использовано в 1908 г. в России А. Ф. Лoлейтом при строительстве четырехэтажных молочных складов в Москве. В СССР они применялись в основном в промышленных зданиях, московских станциях метро, подземных резервуарах. В общественных и жилых зданиях безбалочные перекрытия не использовались, так как капитель, необходимая для устройства перекрытия, уменьшала высоту и полезный объем помещений. [1].
С развитием в строительстве технологических приемов и механизмов, стремление к увеличению строительного объема зданий и уменьшению экономических затрат возросла роль монолитного строительства.
Для расчета безбалочных плит Маркусом и Штаерманом М. Я. был разработан метод заменяющих рам (рис.1). По методу заменяющих рам, который вошёл в учебники по железобетонным конструкциям, выполняется расчет двух накрест расположенных рам, причем расчетная ширина ригеля рамы принимается равной полусумме прилегающих пролетов, перпендикулярной к плоскости данной рамы. После их статического расчёта проводится конструирование плиты исходя из балочной схемы работы перекрытия. Приопорные участки конструируются по значениям поперечных сил, полученными также при расчёте рам. Существенным недостатком данного метода является большая погрешность в случае неравных пролетов. [1].
Рис. 1. Расчетная схема плиты для расчета методом заменяющих рам [1]
Конструктивно безбалочные плиты могут быть с капителями и без них (рис. 2).
Назначение капителей:
− обеспечение жесткого сопряжения перекрытий с колоннами в системе каркаса здания;
− увеличение прочности плиты перекрытия на излом;
− обеспечение прочности плиту от продавливания в месте ее опирания на колонны;
− увеличение общей жесткость перекрытия;
− уменьшение расчетного пролета плиты и более равномерное распределение усилий по ее ширине.
Рис. 2. Монолитное безбалочное перекрытие а) без капители; б) с капителью [1]
Монолитные безбалочные бескапительные перекрытия увеличивают полезный объем помещений, позволяют наиболее выгодно проложит инженерные сети, уменьшают расход материалов.
Зона опирания плиты на колонну является наиболее ответственным местом конструкции безбалочного монолитного перекрытия и требует проверки прочности этой зоны на продавливание.
Современные исследователи не пришли к общему мнению о механизме продавливании плиты. Экспериментальные исследования показали, что характер разрушения изменяется от хрупкого (мгновенно) до пластического. На данный момент существуют два основных представления о механизме продавливания.
Одни исследователи считают, что плиты сопротивляются продавливанию за счет прочности бетона на растяжение. Продавливание — пространственная форма скалывания, во время которого из тела плиты происходит выкалывание бетонной усеченной пирамиды, боковые стороны которой наклонены по углом 45 к горизонтали, а высота равна рабочей высоте плиты (h0).Этот механизм продавливания принят в СП 63.13330.2018, где рассматривают расчетное поперечное сечение, расположенное вокруг зоны передачи усилий на элемент на расстоянии 
нормально к его продольной оси (рис.3). [2]
Рис. 3. Условная модель для расчета на продавливание [2]
Иной подход базируется на предположении, что плита сопротивляется продавливанию за счет работы сжатой зоны вблизи колонны, которая находится в условиях сложного напряженного состояния сжатия. Профессор В. А. Клевцов и А. Н. Болгов (НИИЖБ) считают, что несущая способность может определяться работой бетона как на растяжение, так и на сжатие. В лаборатории НИИЖБ ими был проведен ряд экспериментов, направленных на изучение влияния сжимающего усилия со стороны верхней колонны на несущую способность плиты при продавливании. По результатам испытаний В. А. Клевцов и А. Н. Болгов пришли к выводу, что разрушение плиты при продавливании имеет несколько механизмов, при которых роль прочности бетона на растяжение и сжатой зоны плиты изменяется в зависимости от физических и геометрических параметров конструкций. [3]
Таким образом, механизм продавливания плит перекрытия неоднозначен и требует дальнейших подробных исследований экспериментальных и аналитических, а также усовершенствования нормативной базы.
Литература:
- Дорфман А. Э., ЛевонтинЛ.Н.. Проектирование безбалочных бескапительных переркрытий. — М.:Стройиздат, 1975. — 124 с.
- СП 63.13330.2018 «СНиП 52–01–2003. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения». — М., 2018. — 168 с.
- Клевцов В. А., Болгов А. Н. Действительная работа узлов плоской безбалочной бескапительной плиты перекрытия с колоннами при продавливании // Бетон и железобетон. — 2005. — № 32. — С. 17–19.
