Что такое система пустотелого рёбристого перекрытия и где и как она применяется?

Перекрытие асмолен основано на идее замены бетона в нижней зоне железобетонного перекрытия, не участвующего в восприятии нагрузки, легкими заполняющими блоками. В результате получается перекрытие, которое при той же высоте сечения легче, расходует меньше бетона, сохраняет ровный низ и легче перекрывает большие пролеты. В Турции оно широко применяется в жилых и коммерческих проектах, где нежелательны выступающие балки; однако работа системы зависит не столько от самого блока, сколько от правильного подбора ширины нервюр, толщины плиты и схемы армирования. В этой статье мы рассказываем о принципе работы перекрытия асмолен, выборе высоты блока, порядке выполнения работ и наиболее частых ошибках, с которыми мы сталкиваемся на объекте.

Что такое пустотелое рёбристое перекрытие и как оно работает?

В железобетонном перекрытии бетон в верхней части сечения воспринимает сжатие, а в нижней части растяжение воспринимает арматура, при этом прочность бетона на растяжение в расчёт не принимается. Иными словами, в сплошной плоской плите большая часть бетона в нижней зоне не участвует в восприятии нагрузки и лишь добавляет собственный вес. Перекрытие типа «асмолен» снижает этот вес за счёт заполнения нижней зоны через определённые промежутки лёгкими вкладышами.

Бетонные полосы, остающиеся между блоками, называются рёбрами (зубьями). Ребро работает само по себе как небольшая балка: на его нижней грани — растянутая арматура, а сверху блоки перекрывает плита (набетонка). Плита является одновременно сжатой полкой рёбер и горизонтальной плитой, распределяющей нагрузку перекрытия на рёбра. Самый короткий способ правильно понять систему таков: блок пустотелого перекрытия не несущий — несущими являются ребро и плита. Блок выполняет роль несъёмной опалубки и лёгкого заполнителя.

Эта конструкция позволяет устраивать перекрытие так, чтобы оно работало в одном или в двух направлениях. Если нервюры расположены в одном направлении, перекрытие передаёт нагрузку на балки в этом направлении; в системах с нервюрами в двух направлениях нагрузка распределяется в обе стороны. Распространённое решение в жилых домах — однонаправленное ребристое перекрытие «асмолен», при этом нервюры обычно располагают в направлении меньшего пролёта.

Наиболее распространённым материалом для блоков перекрытия в Турции являются пемзобетонные блоки (бимс). Их лёгкость даёт преимущество сразу в двух отношениях: снижает постоянную нагрузку перекрытия и облегчает переноску и укладку блоков вручную. Тяжёлый заполняющий материал ослабляет саму суть существования этой системы; поэтому при выборе блоков перекрытия важна их объёмная плотность.

Где это предпочтительно, а где нет

Перекрытие асмолен — сильное решение в следующих случаях:

• Большие пролёты: В классическом сплошном перекрытии толщина, а значит и вес, с ростом пролёта быстро увеличиваются. Пустотный блочный настил (асмолен) увеличивает высоту сечения без пропорционального роста веса, поэтому он эффективнее на больших пролётах.
• Архитектура, не допускающая выступающих балок: Когда балки, проходящие через середину гостиной, нежелательны с архитектурной точки зрения, высоту балки можно скрыть внутри перекрытия, оставив потолок ровным.
• Помещения без подвесного потолка: После оштукатуривания нижней поверхности рёбер и блоков потолок выглядит ровным; если подвесной потолок не предусмотрен, это позволяет выиграть высоту этажа.
• Межэтажные перекрытия, где требуется тепловой и звуковой комфорт: Лёгкий блок обеспечивает более высокое термическое сопротивление по сравнению с бетоном.
• Проекты, где критичны объём бетона и вес несущей конструкции: Для той же площади перекрытия объём заливаемого бетона снижается, а нагрузка на фундамент уменьшается.

Однако это не всегда правильный выбор. В зданиях с небольшими пролётами и регулярной сеткой осей тонкая сплошная плита оказывается более экономичной и быстрой в исполнении. В планах с плотными и нерегулярными проёмами перекрытия (шахты, лестничные клетки, лифты, множество вентканалов) раскладка рёбер постоянно прерывается, и вокруг каждого прерывания требуется усиление — это сводит на нет преимущество системы. В зонах с очень тяжёлыми сосредоточенными нагрузками (опоры складских стеллажей, фундаменты под оборудование, крупные резервуары воды) нагрузка должна передаваться непосредственно на ребро и сплошной участок. Наконец, в нерегулярных планах, где роль перекрытия в передаче горизонтальных нагрузок критична, толщину плиты и схему армирования нужно прорабатывать отдельно; пустотелое ребристое перекрытие само по себе не является слабым, но этот вопрос должен решаться проектом отдельно.

Решение принимается на стыке архитектурных ожиданий и инженерных требований и остаётся за автором проекта. Изменение системы на площадке означает полный пересчёт несущей конструкции.

25 см или 30 см: выбор высоты асмолен

Высота блока перекрытия напрямую определяет общую толщину перекрытия. Общая толщина складывается из высоты блока и толщины плиты поверх него: блок высотой 25 cm с пятисантиметровой плитой даёт перекрытие толщиной тридцать сантиметров; при блоке высотой 30 cm с той же плитой толщина возрастает до тридцати пяти сантиметров. Выбор зависит от трёх факторов:

• Пролёт: С увеличением высоты сечения растёт плечо внутренней пары сил арматуры; при той же арматуре воспринимается больший момент, а прогиб уменьшается. Чем больше пролёт, тем более оправдано применение блоков асмолен 30 см. На коротких пролётах достаточно 25 см, а иногда это даже избыточно.
• Нагрузка: Перекрытие жилого помещения не несёт ту же полезную нагрузку, что и перекрытие магазина, архива, террасы или автостоянки. Чем больше нагрузка, тем больше сечение.
• Прогиб и комфорт: Даже если расчёт показывает достаточную прочность, тонкое перекрытие даёт о себе знать вибрацией при ходьбе и прогибом, нарастающим со временем. В просторных гостиных увеличение сечения на один шаг — более разумное решение, чем оставаться на нижнем пределе, допускаемом расчётом.

Высота блока сама по себе — не результат расчёта, а величина, которую расчёт принимает как исходную. То есть сначала проект определяет толщину перекрытия, а затем под эту толщину подбирается высота блока пустотелого перекрытия. Делать наоборот на площадке — то есть собирать перекрытие из того блока, что есть на складе, — значит получить сечение, не соответствующее проекту. Если высота блока отличается от указанной в проекте, обязательно нужно спросить автора проекта: разница в пять сантиметров — это изменение несущей способности перекрытия, которым нельзя пренебречь.

Ширина и длина блока — тоже часть выбора. Ширина определяет шаг рёбер; длина влияет на скорость укладки блоков на опалубку и на количество отходов. Блоки с широким допуском по размерам приводят к тому, что при укладке ширина ребра местами сужается, местами расширяется. Суженное ребро означает, что бетон не может полностью уложиться, а защитный слой арматуры нарушается. Поэтому для блоков пустотелого перекрытия постоянство размеров заслуживает большего внимания, чем прочность самого блока.

Рёбра и плита: два критических параметра системы

Ширина нервюры — это ширина полосы бетона, остающейся между двумя блоками асмолен. Эта полоса воспринимает как растягивающую арматуру, так и поперечную силу. Если оставить её слишком узкой, возникают сразу три проблемы: арматуру невозможно разместить, бетон не может пройти между стержнями арматуры, и невозможно обеспечить защитный слой. На практике ширина нервюры определяется диаметром закладываемой в неё арматуры и необходимостью прохода вибратора; укладка бетона с крупным заполнителем в узкую нервюру даёт нервюру с пустотами. На объекте эти пустоты после распалубки видны как открытые поры на нижней поверхности нервюры, а это означает, что арматура остаётся открытой для коррозии.

Толщина плиты — это слой бетона, покрывающий блоки. Она выполняет двойную функцию: служит сжатой полкой рёбер и распределяет нагрузку, приходящуюся на перекрытие, между рёбрами. На практике эта толщина обычно составляет порядка пяти–семи сантиметров и определяется проектом. Плита ни в коем случае не оставляется без армирования; в неё в двух направлениях укладывается распределительная арматура (стальная сетка или стержни). Эта арматура одновременно контролирует усадочные трещины и распределяет сосредоточенные нагрузки на плите между соседними рёбрами.

Наиболее распространённой причиной нарушения толщины плиты на объекте является разная высота блоков или их всплытие во время заливки. Если блоки поднимаются при заливке бетона, плита утоньшается над блоком и утолщается между рёбрами, в результате получается перекрытие, отличающееся от проектного сечения. Поэтому блоки должны плотно ложиться на опалубку и не смещаться во время заливки.

Есть ещё опорные зоны. В месте, где ребро опирается на балку или стену жёсткости, поперечная сила максимальна, а момент меняет знак. В этой зоне блок пустотелого перекрытия обычно убирают и формируют зону сплошного бетона: ребро уширяют, верхнюю арматуру сгущают. Заполнить опорную зону блоком — значит сделать самый нагруженный участок системы самым слабым. Та же логика применима к краям проёмов в перекрытии и к точкам приложения тяжёлых нагрузок.

Порядок работ: опалубка, укладка блоков, армирование, заливка

Порядок выполнения работ по устройству перекрытия асмолен на объекте таков, и ни один этап в нём нельзя пропустить:

1. Опалубка и леса: Под перекрытием устанавливается опалубка по всей поверхности. В перекрытии типа асмолен опалубка несёт нагрузку не только от бетона, но и от блоков, а также от рабочих, работающих на ней; стойки устанавливаются согласно проектной отметке и с достаточной частотой. Поверхность опалубки должна быть чистой, ровной и выверенной по уровню; каждая впадина в опалубке проявляется в виде выступа на нижней поверхности ребра.
2. Разметка осей и рёбер: На опалубке размечаются линии рёбер. Укладка блоков ведётся по этим линиям; укладка «на глаз» приводит к тому, что шаг рёбер постепенно смещается по ходу работ.
3. Укладка блоков: Блоки укладываются так, чтобы шаг рёбер оставался постоянным. Треснувшие блоки и блоки со сколотыми углами не применяются; повреждённый блок приводит к тому, что при заливке бетон ребра проникает внутрь блока. По краям, вокруг проёмов и в опорных зонах вместо блоков оставляются участки сплошного бетона.
4. Армирование нервюр: В каждую нервюру устанавливается арматура согласно проекту: нижняя арматура, при необходимости верхняя арматура и хомуты. Под арматуру укладываются фиксаторы защитного слоя. Без фиксаторов арматура ложится прямо на опалубку, и после её распалубки стержень оказывается на поверхности; такое перекрытие начинает коррозировать при первом же попадании влаги.
5. Армирование плиты и усиление: Поверх блоков в двух направлениях укладывается распределительная арматура. В опорных зонах размещается верхняя арматура, в сплошных зонах — дополнительная арматура, по краям проёмов — усиливающая арматура. Сетка удерживается на нужной высоте внутри плиты с помощью стульев или дистанционных фиксаторов; сетка, уложенная плашмя на блоки, оказывается не внутри плиты, а под ней и не выполняет возложенную на неё функцию.
6. Инженерные коммуникации: Электрические кабельные каналы и необходимые проходы укладываются перед заливкой бетона. Их прокладка таким образом, чтобы это пересекало арматуру ребра или уменьшало толщину плиты, недопустима; для крупных коммуникаций сплошная зона планируется на этапе проектирования.
7. Увлажнение и укладка бетона: Пустотные блоки асмолен из пемзобетона впитывают воду. Если перед укладкой блоки не увлажнить, блок вытягивает воду затворения из бетона, и на поверхности нервюры, контактирующей с блоком, образуется слабый, рыхлый бетон. Укладку ведут без перерывов, заполняя сначала нервюры; глубинный вибратор используют внутри нервюр, а для полки достаточно поверхностного вибрирования. Если водить вибратором поверх блоков, нервюра от этого не заполнится.
8. Уход за бетоном и распалубка: После заливки бетона поверхности не дают высохнуть; применяется влажный уход. Опалубка и стойки не снимаются до набора бетоном достаточной прочности. Слишком рано снятая опалубка оставляет в перекрытии остаточный прогиб, который впоследствии не исправляется.

Два шага в этой последовательности, которые чаще всего делаются наспех, — пятый и девятый: удержание арматуры набетонки плиты на правильной высоте и своевременное снятие опалубки. Поскольку оба становятся невидимыми после заливки, контроль нужно проводить до заливки и до распалубки.

Вклад в тепловой и звуковой комфорт

Один из часто упоминаемых, но нередко преувеличенных аспектов перекрытия асмолен — его вклад в теплоизоляцию. Реальность такова: легкий блок обладает более низкой теплопроводностью по сравнению с бетоном, и когда значительная часть сечения перекрытия заполнена блоками, теплосопротивление перекрытия оказывается выше, чем у сплошной бетонной плиты той же толщины. Эта разница особенно ощутима в перекрытиях над неотапливаемыми помещениями (над гаражом, над открытым проездом, на этаже под чердаком). Тем не менее этот вклад не заменяет необходимый слой утепления; какой бы слой ни требовал проект теплоизоляции, он укладывается под перекрытием или над ним.

В отношении звука существуют два отдельных явления, которые не следует путать. Для воздушного шума (речь, телевизор) определяющим фактором является масса; более тяжёлое перекрытие лучше изолирует. Поскольку перекрытие с пустотелыми блоками лёгкое, само по себе оно не превосходит в этом отношении сплошную бетонную плиту; из-за большей общей толщины оно обычно даёт схожий результат. Ударный шум (шаги, падающие предметы) — совершенно другой вопрос, который решается не типом перекрытия, а системой покрытия поверх него. Плавающая стяжка, в которой стяжка отделена от перекрытия и стен изоляционной лентой, — единственный эффективный метод, заметно снижающий ударный шум независимо от того, идёт ли речь о перекрытии с пустотелыми блоками или о сплошной плите.

Практический вывод: перекрытие типа асмолен (с пустотелыми блоками) — хорошая отправная точка с точки зрения комфорта, но не заменяет решений по тепло- и звукоизоляции. Если вы не хотите проблем со звукоизоляцией между этажами, обратите внимание на конструкцию стяжки; если не хотите теплопотерь — на слой утепления. Тип перекрытия помогает и в том, и в другом, но не заменяет ни то, ни другое.

Сравнение с классическим плитным перекрытием

Суть сравнения такова: для небольших и регулярных пролётов подходит монолитная плита перекрытия; для проектов, требующих большого пролёта, ровного потолка и облегчённого веса, предпочтительнее перекрытие с пустотным блоком (асмолен). Это не конкуренты, а ответы на разные потребности. Вполне обычна ситуация, когда в одном здании на одних этажах используется асмолен, а в других зонах — монолитная плита; определяющим фактором остаются пролёт, нагрузка и архитектурные ожидания каждого перекрытия.

Частые ошибки на объекте

• Ошибочное мнение, что блок — несущий элемент: Блок асмолена служит лишь заполнением. Если уменьшить ширину ребра или армирование в расчёте на то, что блок это компенсирует, перекрытие ослабляется.
• Использование блоков высотой, отличной от проектной: Укладка блоков высотой 25 см вместо 30 см уменьшает толщину перекрытия и напрямую снижает его несущую способность. Такое изменение нельзя вносить без согласования с автором проекта.
• Использование треснувших блоков: Треснувший блок приводит к тому, что бетон ребра затекает внутрь блока, и ребро заполняется не полностью.
• Заливка бетона без увлажнения блоков: Блок вытягивает воду из бетона; на поверхности контакта ребра с блоком образуется бетон пониженной прочности.
• Арматура без защитного слоя: Арматура ребра ложится непосредственно на опалубку, после снятия опалубки становится видна на поверхности, и начинается коррозия.
• Укладка сетки плиты плашмя на блоки: Сетка оказывается не внутри плиты, а под ней и не способна контролировать усадочные трещины.
• Отсутствие сплошного участка в зоне опирания: сечение ослабляется блоком именно там, где поперечная сила максимальна.
• Вибрирование только с поверхности: Рёбра заполняются не полностью; на нижней поверхности образуются пористые рёбра с пустотами.
• Слишком ранняя распалубка: Оставляет в перекрытии остаточный прогиб, который впоследствии невозможно исправить.
• Разрезание ребра впоследствии: Если при устройстве в перекрытии отверстия для вентиляции или инженерных коммуникаций в ходе эксплуатации перерезается ребро, нагрузка, которую оно несло, перекладывается на соседние рёбра. Перед устройством отверстия необходимо определить расположение рёбер.

Общая черта этих ошибок в том, что все они становятся невидимыми после заливки бетона. Когда снимают опалубку, видно лишь ровный потолок; заполнилась ли нервюра, где оказалась сетка и были ли установлены фиксаторы защитного слоя — измерить это уже невозможно. Поэтому контроль перекрытия «асмолен» выполняется до заливки и фиксируется фотографиями.

Первое условие качественной работы — использование блоков со стабильными размерами, без сколов. Компания Bodrum Boru производит на своём предприятии в Milas пустотелые блоки перекрытия (асмолен) из пемзобетона 25 и 30 см, а также пемзобетонные блоки 10, 15, 20 и 25 см, и доставляет их на объект регулярными поставками; для планирования размеров и количества вы можете связаться с нами через страницу контактов.

Часто задаваемые вопросы