Конструирование несущих панелей

В крупнопанельном домостроении применяют для внутренних несущих стен бетонные и железобетонные панели нескольких конструктивных разновидностей.

На первом этапе панельного строительства для внутренних несущих стен .нашли применение плоские бетонные панели, многопустотные элементы из тяжелого бетона, панели из спаренных часторебристых прокатных плит, тонкостенные железобетонные панели с контурным ребром, работающие на изгиб по схеме балок-стенок, виброкирпичные панели и др. Такое многообразие конструктивных форм внутренних стен возникло в связи с поисками рациональных решений и появлением новых технологий  изготовления  панелей.

Анализ опыта пятиэтажного строительства показал, что наиболее рациональными с позиций всего комплекса требований — прочностных, технологических,        экономических — являются поперечные стены из плоских железобетонных панелей (табл. 4.1). Это решение стало по существу единственным и для зданий повышенной этажности. В настоящее время плоские панели для зданий высотой 9—12 этажей выполняются толщиной 14 см. Выбор этого сечения был продиктован не только условиями прочности, но в основном требованиями звукоизоляции от воздушного шума.

Как показали экспериментальные исследования, звукоизоляция межквартирных стен из железобетонных панелей толщиной 12 см не удовлетворяет нормам (в среднем 5_В = -—3 дб). Стены из железобетонных панелей толщиной 14 еж в домах различных типов имеют разные показатели звукоизоляции. Например, в доме серии 1-515 Е_в — -—1 дб, т. е. вполне допустимо. В   домах с   поперечными несущими стенами, например в доме из вибропрокатных панелей по проезду Ольминского, звукоизоляция стен оказалась неудовлетворительной. Это объясняется не только различным качеством строительно-монтажных работ, но и различными конструктивными решениями здания в целом, влияющими на передачу звука косвенными путями по смежным конструкциям.

Можно рекомендовать • увеличение толщины панелей межквартирных стен до 16 см. При повышении этажности домов с узким шагом, например до 16—17 этажей, переход на толщину стен 16слг определяется не только условиями звукоизоляции, но и условиями прочности, а также противопожарными требованиями. При более высоких усилиях, например в конструктивной схеме с широким шагом несущих стен, в домах высотой 16 этажей и более целесообразно увеличить толщину поперечных стен до 18—20 см. Это увеличение толщины панелей (что, кстати, позволяет перейти на более крупные фракции заполнителей бетона) практически не влияет на стоимость дома в целом.

Применение многопустотных панелей, пустоты которых используются как вентиляционные каналы, ограничивается высотой зданий в пределах 9—12 этажей. При большей этажности с увеличением действующих усилий значительно усложняются как конструкция самой панели, так и стыковые соединения.

Целесообразность выбора конструкции несущих поперечных стен в виде плоских бетонных либо железобетонных панелей подтверждается и практикой зарубежного строительства. Внутренние стены применяются за рубежом в большинстве случаев в виде плоских панелей размером на комнату из тяжелого бетона марки 200—250 толщиной 13— 15 см. В крупнопанельном 22-этажном доме, построенном фирмой «Камю», толщина панелей стен достигает 20 см, что значительно превышает требуемую на основании статического расчета, и определяется требованиями звукоизоляции.

Одним из наиболее существенных недостатков панелей внутренних стен, особенно распространенным на первом этапе панельного строительства и присущим почти всем технологиям изготовления изделий, является повышенное трещинообразование. Трещины технологического происхождения образовывались в начальный период работы панелей. Раскрытие трещин в первый же год эксплуатации увеличивалось под влиянием усадочных напряжений и ряда других факторов, например деформаций основания.

Исключение или хотя бы сокращение числа и величины раскрытия технологических трещин необходимо в первую очередь не из условий прочности, а по требованиям звукоизоляции и сохранности качества отделки.

Уменьшению трещинообразования в панелях способствует правильная система армирования. На основании результатов исследований и натурных наблюдений можно сделать следующие рекомендации по армированию несущих панелей.

Введение  дополнительной     арматурной сетки с ячейкой 500x500 или 300X Х300 мм из стержней диаметром 4—5 мм, располагаемой вдоль осевой поверхности панели (рис. 4.1,а), дало несколько лучшие результаты. Однако наиболее удачным оказалось армирование двумя сетками, располагаемыми вдоль лицевых поверхностей панелей. Специально проведенные обследования показали, что число дефектных изделий при различных способах армирования составляет: при контурном армировании 10%, при армировании одиночной сеткой 6—7%, при армировании двумя сетками   1 % -

Таким образом, конструктивное армирование бетонных и железобетонных панелей внутренних несущих стен должно быть двусторонним (рис. 4.1,6, в), причем площадь сечения вертикальной и горизонтальной арматуры с каждой стороны панели должна быть не менее 0,6 см² на 1 пог. м сечения стены. Площадь сечения вертикальной арматуры железобетонных панелей с каждой стороны должна быть не менее 0,15% поперечного сечения стены, а горизонтальной арматуры не менее 0,6 см² на 1 пог. м вертикального сечения стены.

Двустороннее армирование железобетонные панелей рекомендуется выполнять сварными каркасами и сетками. При этом вертикальные стержни каркаса должны иметь диаметр не менее 10 мм и соединяться между собой хомутами, расположенными с шагом по вертикали не более 20й\ Сетки рекомендуется применять с ячейкой 400X400 мм из стержней диаметром 4—5 мм.

Сильно нагруженные панели внутренних несущих стен в нижних этажах зданий повышенной этажности следует усиливать косвенным армированием в виде горизонтальных каркасов — не менее трех каркасов, располагаемых в верхней и нижней зоне. Расстояние между этими каркасами должно быть не более 50 мм по вертикали (рис. 4.1,г). Такое косвенное армирование опорных зон позволяет увеличить несущую способность панели на 20—25%.

Армирование целесообразно выполнять    в    виде    пространственного    каркаса,   состоящего   из   сварных   каркасов и сеток.

Существенное влияние на выбор системы армирования оказывает технология изготовления сварных каркасов или сеток. В последнее время появляются новые механизированные и автоматизированные установки, а также специальные стенды для изготовления арматурных сеток и каркасов, что предъявляет свои дополнительные требования к конструированию.

Стеновые панели с проемами рекомендуется проектировать замкнутыми, если конструкция пола допускает наличие перемычки по низу проема. В противном случае по низу проема должна устанавливаться временная монтажная связь. Над проемом должна устанавливаться расчетная арматура в виде вертикальных сварных каркасов, заходящих в каждую сторону за грани проемов не менее чем на 500 мм. Каркасы рекомендуется выполнять с продольными стержнями из арматуры периодического профиля и поперечными стержнями диаметром 4—5 мм с шагом не более 200 мм (см. рис. 4.1, в).

Важно правильно выбрать толщину панелей поперечных стен и марку бетона. Рассмотрим расчетные показатели несущей способности панелей в зависимости от их толщины и марки бетона при учете нормативной величины случайного эксцентрицитета 2 см при высоте этажа 2,8 м  (табл. 4.2).

Анализируя данные таблицы, видим, что увеличение марки бетона на 50 кГ/см² приблизительно равносильно увеличению толщины стены на 2 см и соответственно увеличение марки бетона на 100 кГ/см² — увеличению толщины ее на 4 см.

Для обеспечения расчетной прочности платформенных стыков необходима соосность несущих внутренних стеновых панелей. Увеличение эксцентрицитета приложения нагрузки приводит к резкому снижению несущей способности панелей и стыков. Расчетная несущая способность стеновой панели, в зависимости от величины эксцентрицитета, представлена в табл. 4.3.

Для практического применения можно рекомендовать стены толщиной 16 и 20 см из бетона марок 200 и 300. Толщина панелей 16 см удовлетворяет требованиям огнестойкости для зданий высотой 12 и более этажей. Так, испытания показали, что стены толщиной 16 см имеют предел огнестойкости 3,5 ч при проценте армирования 0,1—0,3 (признак предела огнестойкости — потеря несущей способности во время или после нагрева).