Кессонное перекрытие: описание и применение

Существует несколько разновидностей перекрытий, которые применяют в ходе строительства зданий и сооружений. Они имеют определенные достоинства и недостатки. Одним из эффектных разновидностей является кессонное перекрытие. Оно применяется реже, чем монолитные плиты. Но при этом у него есть масса достоинств. Что собой представляет перекрытие кессонного типа, будет рассмотрено далее.

Общее описание

Многие люди не знают, какое перекрытие называется кессонным. Это не самая распространенная разновидность потолков. Сегодня встретить проект здания с таким перекрытием тяжело. Именно это и привлекает многих строителей. Интерьер при использовании этой технологии получается оригинальным.

Любое перекрытие является важным элементом строения. Оно отвечает за безопасность и надежность конструкции, поэтому должно соответствовать установленным требованиям. Кессонное перекрытие известно человечеству уже давно. Еще в Древнем Риме применялась подобная технология в строительстве. С тех времен потолок представленной разновидности зарекомендовал себя с положительной стороны.

В нашей стране подобные перекрытия пока применяют редко, но в постройках других стран они активно применяются. Оно состоит из балок, которые направлены друг к другу под углом (не обязательно прямым). Такой подход позволяет создать облегченную конструкцию. Она имеет оригинальный внешний вид и может применяться при обустройстве разных строений.

Смонтировать перекрытие кессонного типа можно своими руками. Сегодня для этого в продаже представлено множество специальных приспособлений и элементов конструкции. Это значительно облегчает работу мастера. Можно приобрести все необходимое в строительном магазине и выполнить монтаж своими руками.

Историческая справка

Кессонные перекрытия (фото представлены в обзоре) получили распространение в архитектуре Древнего Рима и Греции. Между пересечениями балок устанавливались настилки. Они украшались живописью или скульптурными элементами.

Раньше перекрытия представленного типа сооружали из древесины. Такие конструкции применяли также и в других странах, например в Древнем Египте. Потолки этого типа находили на фресках и древних мозаиках.

Кессонное монолитное перекрытие из железобетона стало настоящим прорывом в области архитектуры и строительства. Этот материал применяется в России с 1861 года. Чаще всего из него строили перекрытия и колонны.

Первое здание с кессонными перекрытиями из железобетона было построено в 1934 году. Это было здание Центрсоюза (архитектор Ле Корбюзье). Ребра у этого перекрытия были направлены вверх. Конструкция была выполнена по монолитной технологии.

Гораздо чаще представленную технологию применяют при строительстве в зарубежных странах. Так, например, подобные здания давно успели завоевать внимание строителей Испании, Германии, Англии, Италии и т. д. Чаще всего подобные конструкции применялись и ныне используются при возведении административных зданий.

Основные особенности

Кессонное монолитное перекрытие создается из панелей, которые монтируют на угловые несущие колонны. Подобные плиты имеют вид пересекающихся под прямым углом ребер или балок. При помощи тонкого слоя бетона они объединяются в единую систему. Так получается потолочное перекрытие, напоминающее своим внешним видом вафлю.

Чаще всего плита имеет квадратную форму, но может обладать и иной конфигурацией, например, куполообразной.

Стоит отметить, что обычные монолитные перекрытия предполагают крепление плит через балки. Это несущие части конструкции. Кессонные разновидности перекрытий имеют специальные ребра. Они принимают на себя функцию балок. Ребра в кессонной конструкции имеют шаг не более 1,5 м. Они формируют структуру в виде сетки. Это позволяет перераспределить нагрузку. Конструкция из-за этого становится прочнее. Это позволяет уменьшить толщину слоя монолитных плит до 5-8 см.

Чтобы обеспечить большую надежность, проводится армирование кессонных перекрытий. Плиты имеют толщину 25-45 см. Высота ребер, которые выступают над основанием, достигает 20-40 см. При этом должна сохраняться установленная строительными нормами и правилами пропорция. Высота ребра не должна быть меньше, чем 1/20 от длины пролета. Размеры кессонного перекрытия могут быть разными. Самые большие из них достигают габаритов 35х35 м.

Плиты могут опираться на несущие колонны или стены. В первом варианте нужно 4 опоры. Колонны будут удерживать конструкцию в углах.

Преимущества

У перекрытий представленного типа есть множество преимуществ. Это обеспечивает возрастающую популярность представленного типа строительных объектов. В кессонных перекрытиях основу составляют ребра. Благодаря их наличию получается снизить расход цемента в 2 раза, а арматуры – в 3 раза, по сравнению с обычным железобетонным перекрытием аналогичной прочности.

Такая особенность позволяет расширить возможности при проектировании толщины потолка. Также его форма может быть весьма оригинальной. Конфигурация может быть практически любой. Можно создать даже купол или арочную конструкцию.

Ныне отработана и применяется технология с расстоянием между опорами для плиты от 10 до 34 м. На стены или колонны при этом действует меньшая нагрузка. Это объясняется снижением веса перекрытия. Это, в свою очередь, приводит к сокращению суммарных нагрузок, которые действуют на фундамент.

Еще одним положительным качеством является факт, что кессонная плита перекрытия устойчива к колебаниям, вызванным землетрясением. В районах повышенной сейсмической опасности разрешено их применение при наличии пролета больше 6 м.

Ребристые разновидности конструкций отличаются большей в 2-3 раза несущей способностью. Толщина при этом может быть в 2 раза меньшей, чем при обустройстве обычных гладких перекрытий. Несущих элементов потребуется смонтировать меньше, что ускоряет процесс строительства. Материалоемкость строительства также снижается. Затраты на строительство заметно снижаются. В некоторых случаях этот показатель достигает 3 раз.

Область применения

Кессонное перекрытие применяется в разных видах строительства. Чаще всего этот тип конструкций применяют в нагруженных инженерных сооружениях. Также чаще всего их устанавливают в зданиях с большим количеством людей. Это могут быть торговые, развлекательные или спортивные комплексы, кинотеатры или театры, учебные учреждения и т. д.

Стоит отметить, что в крупных городах нашей страны крупные производства переносят за чертой города. От них остаются большие здания, которые порой даже нецелесообразно, с экономической точки зрения, сносить. Поэтому подобные объекты переоборудуют, превращая их в многофункциональные центры. Здесь создаются дополнительные перекрытия. Чаще всего их делают именно по кессонной технологии.

Если же требуется оборудовать производственный корпус мостовыми кранами, нужно также применять дополнительные перекрытия. Высота таких комплексов может превышать 10 м. Чтобы обеспечить его функционирование подобающим образом, создают кессонные разновидности перекрытий. Они оптимальны в подобных условиях во всех отношениях.

Область применения представленных конструкций не ограничивается промышленным строительством. В частных домах также может применяться представленная технология. Это позволяет сократить расходы, а также сделать оригинальный потолок.

Разновидности

Кессонное перекрытие по технологии изготовления бывает двух видов. Это монолитные и сборно-монолитные разновидности конструкций. Они имеют характерные отличия.

Так, сборно-монолитные перекрытия состоят из пустотелых блоков сборного типа. Их размеры составляют 20х20х60 см и 30х30х80 см. Они находятся в сечениях растянутого типа, в сжатых участках монолитной плиты. Блоки в этом случае монтируют в виде закрытой со всех сторон фигуры. Кессонная опалубка перекрытий в этом случае несъемная, состоит из балок, которые остаются в теле бетона. Толщина монолитного слоя бетона над балками должна составлять 5-6 см. В местах, где конструкция соединяется с опорами, плита сплошная, т. к. на нее в этих местах действуют растягивающие нагрузки. Блок и сверху армируют.

Монолитные разновидности перекрытий представленного типа отличаются оптимальным показателем распределения цемента. Между ребрами отсутствует лишний материал. Это значительно снижает вес конструкции. Она имеет ребристую структуру. В растянутых зонах сечения смесь не укладывают. Здесь производится бетонирование только ребер. В них проходит арматура, которая увеличивает прочность при растяжении. Эта разновидность потолков позволяет значительно сэкономить на материалах. Перекрываемые пролеты при этом могут быть увеличены.

Оборудование

Прежде чем приступить к строительным работам, нужно выполнить расчет кессонного перекрытия. Его создают в соответствии с ППР по рабочим чертежам. Для выполнения работ потребуется подготовить необходимое оборудование и материалы. Количество цемента и арматуры зависит от площади помещения. Для правильного расчета применяют подготовленные чертежи.

В ходе работы потребуется болгарка, электродрель, а также насадка в виде строительного миксера. Цементный раствор можно закупить готовым или изготовить самостоятельно при помощи бетономешалки. Первый вариант проще, потому предпочтительнее. Но самостоятельно изготовить смесь будет дешевле.

Нужно подготовить набор гаечных ключей, шуруповерт и отвертки. Также пригодится стамеска и мастерок. При работе строители применяют шпатель, плоскогубцы и ножовку (в том числе и по металлу). Замер проводится при помощи рулетки и карандаша. Также нужны будут отвес и строительный уровень. Подготовив все необходимое, можно приступать к работе. Она выполняется по специальной технологии.

Подготовка опалубки

Строители рекомендуют изготавливать прямо на месте кессонные перекрытия своими руками. Опалубка должна быть специальной, съемного типа. Всего для этого подходит 3 их разновидности:

1. Стандартная система типа Skydome. В нее входят пластиковые элементы, которые позволяют легко снять опалубку после отвердения бетона. Ее поверхности отталкивают раствор, поэтому он не прилипает к поверхностям формы. Такие опалубки многоразовые. В них входят также рейки и стойки для осуществления монтажа.
2. Комбинированные опалубки. Для этого изготавливают временный настил из фанеры. На него впоследствии устанавливают элементы обычной опалубки.
3. Форма изготавливается из деревянного настила, а также самодельной опалубки из фанеры. Это чаще всего одноразовая конструкция. Она может быть изготовлена даже из картона, покрытого слоем полиэтилена.

Заливка бетона

Бетон заливают в подготовленные формы в два этапа. Арматуру нужно монтировать так, чтобы она правильно располагалась внутри опалубки. Ее фиксация должна быть прочной, чтобы при заливке она не сместилась.

Далее устанавливают специальные фиксаторы. Армировку также нужно смонтировать в два захода. Сначала ее укладывают в ребрах. Верхнюю арматуру пока не укладывают. При этом применяют хомуты. Когда первая партия бетона будет залита (это позволяет сформировать ребра), можно смонтировать последующий каркас из металлической арматуры. Он имеет нижние и верхние продольные элементы, которые фиксируют хомутами.

Перекрытие должно быть достаточно прочным. Наполнитель в бетонной смеси должен быть мелкозернистым или обычным. Класс прочности должен быть не ниже В15. Можно применять пористые бетоны с классом прочности В12,5. Показатель водоцементного соотношения должно иметь индекс 0,5. Заливка производится по стандартной методике.

При помощи вибратора игольчатого типа производится уплотнение массы в опалубке. Инструмент нужно вводить в бетон вертикально или под незначительным наклоном.

Деревянный потолок

Многие современные дизайнеры сегодня берут на вооружение представленную методику. В результате создается потолок из ребер, пересекающихся между собой. Они создают сетку на потолке. Тонкий слой объединяет все элементы конструкции воедино. Для такого потолка несущие качества второстепенны. Он должен быть легким и эстетичным.

Потолок представленного типа имеет три основных элемента конструкции. Это ребра (балки), которые обеспечивают жесткость, основание и декоративные элементы. В качестве последних активно применяют бордюры, карнизы, узоры и т. д.

Кессонные потолки могут быть выполнены не только из дерева, но и из пластика. Основание чаще всего делают из ДСП, листов полиуретана, гипсокартона или фанеры. Эффектно выглядят декоративные элементы, отлитые из гипса. В ячейках хорошо выглядят точечные светильники. Ребра могут иметь разную конфигурацию. Это обеспечивает разные эффекты рассеивания светового потока. Такая конструкция выглядит интересно в разных стилях интерьера.