Традиционные конструкции перекрытий и полов

Перекрытия в зданиях, подлежащих в настоящее время реконструкции, до первой половины XIX в. устраивали в виде сводов из кирпича или полностью из дерева, а с конца XIX в. также из кирпича, бетона и дерева по металлическим балкам.
Кирпичными сводами перекрывали пролеты порядка 4—7 м между несущими стенами преимущественно в нижних этажах домов, где меньшее значение имеет распор.

Своды применялись разных видов (рис. 74). Наиболее распространен был простой вид свода — цилиндрический. Им перекрывались помещения с любыми соотношениями сторон, тогда как другие формы сводов пригодны для перекрытия помещений, близких по форме к квадрату, в особенности крестовый и сомкнутый.

Толщину сводов в верхнем участке (ключе) назначали от 7г ДО 1 кирпича при пролете порядка 6 м и очертании по «третной» дуге, т. е. по шестой части окружности. К пятам толщина сводов увеличивалась до 1,5—2 кирпичей. Дефекты сводов в виде трещин появляются обычно от неравномерной осадки стен; если же осадка прекратилась, то даже разделившийся на отдельные участки свод сохраняет устойчивость.

В конце XIX в. начали широко применять перекрытия над подвальными и нежилыми этажами жилых домов, в общественных и промышленных зданиях, из кирпичных сводиков, бетонных и железобетонных (в более позднее время), по металлическим балкам (см. рис. 76, п). Расстояние между балками принималось: при кирпичных сводах — 1,1 —1,4, бетонных— 1,1—2,2 и железобетонных 1,1—2,9 м. Толщина кирпичных сводиков была У2 кирпича, бетонных— 100—140 мм, железобетонных — от 45 до 150 мм. При просадках несущих элементов здания иногда обрушались отдельные участки таких перекрытий, но на прочных грунтах они весьма надежны.

Рис. 74. Кирпичные своды: а — основные формы: 1 — цилиндрический; 2 —сомкнутый; 3 —крестовый; б — производные формы: 4 — бочарный; 5 — вспарушенный сомкнутый; 6 — вспарушенный крестовый; 7 —парусный; в — устройство основания для пола по сводам

Деревянные перекрытия были распространены широко — до 80% в домах традиционных конструкций с давних времен и до начала 40-х годов нашего столетия. Пролеты деревянных балок до 90-х годов прошлого столетия достигали 6—8, а в отдельных случаях 11 м (см. рис. 24). Среднее расстояние между балками—-1,1 м (1,5 аршина). Однако это расстояние допускалось увеличивать до 1,6 м и уменьшать до 0,5 м (рис. 75) для устройства в стенах дымовых и вентиляционных каналов или чтобы не опирать балку на оконную перемычку.

Количество необходимых балок определяли по правилу: «Число балок в помещении (между двумя капитальными стенами) получим, если ширину его в саженях умножим на 2 и прибавим единицу». По правилам того времени глубина заделки должна иметь столько вершков, сколько саженей в пролете плюс 1,5 вершка. При заделке балок обязательно обеспечивался доступ воздуха к их торцам (см. рис. 76, к).
 

Рис. 75. Расположение деревянных балок перекрытия: I — обрешетка по балкам; 2 — то же, между балками

Конструкции деревянных перекрытий были весьма разнообразны, но в них всегда можно различить основные функциональные составные части. Деревянные балки в наиболее старых постройках вытесывались вручную из бревен диаметром порядка 350 см с «черепами» для укладки заполнения между ними (рис. 76,а). Позднее балками служили брусья из бревен диаметром 30 см с прикрепленными к ним черепными брусками (рис. 76,6). Балки из двух и одной доски применялись только в пролетах до 2,5 м.

Для приблизительного определения высоты балок применяли правила: «Толщина (высота) балки должна иметь вдвое больше вершков, чем длина саженей»; «Толщина балки должна быть не менее '/24 междустенного расстояния».

Второй составной частью деревянных перекрытий являются заполнения между балками. Эту часть перекрытия выполняли из накатника (подтоварника)—тонких бревен толщиной 11—14 см (рис. 76,6), из пластин (половин бревен диаметром порядка 22 см, рис. 76,а), а в более поздние времена — из двух рядов досок толщиной 40 мм с прокладкой войлоком или толем (рис. 76,г). Третьей частью перекрытия была смазка или слой пластичной глины толщиной около 2—3 см, иногда по войлоку. Четвертой его частью служила засыпка строительным мусором или выстилка битым кирпичом толщиной 60—80 мм с обязательной воздушной прослойкой До верха балок (низа лаг или обрешетки) в 2—5 см.
 
По верху балок устраивали конструкцию пола. На балки укладывались лаги толщиной 6 см с расстояниями 0,7 м или обрешетки (рис. 76, а, в) или сплошной настил из одного или двух слоев (рис. 76, г). На такой так называемый черный пол укладывались щиты паркета или доски пола.

Составной частью перекрытия являлась и отделка потолка, которую выполняли в виде штукатурки по драни, нередко с прокладкой под дранью слоя войлока для повышения качества потолка и изолирующих свойств перекрытия.

Кроме описанных выше типичных конструкций применялись многие другие варианты, в особенности в тех зданиях, где производили те или иные ремонтные работы. Общая толщина перекрытий достигала обычно 45 см (10 вершков), но наблюдались колебания в большую и меньшую стороны. Деревянные перекрытия по металлическим балкам начали применять в строительстве с последних десятилетий XIX в. (рис. 76, к, л, м). Их основывали на двутавровых балках порядка 22—27 номеров с расстояниями между ними 1,1 —1,4 м. Состав и конструкции заполнений между балками были те же, что и у деревянных балок; обязательно укладывали изоляционные прокладки. В местах опирания деревянных составных частей перекрытия на металлические балки обязательно укладывали изоляционные прокладки. Толщина перекрытий обычно несколько меньше 35 см.

В 20—40-х годах перекрытия по деревянным и металлическим балкам устраивали значительно более экономичные (рис. 76, е). Деревянные балки изготовляли обычно из досок размером 50X200 или 60x240 мм. Укладывали их через 600, 800, 1000 мм. Иногда вместо накатов делали подшивку (рис. 76,и). Общая высота перекрытий сократилась до 25—30 см. Пространство между балками заполняли также легкобетонными и гипсовыми плитами и блоками.

Деревянные перекрытия 20—30-х годов предельно экономичны по своей конструкции, но иногда не удовлетворяют требованиям по вибрации и зыбкости. Пролеты балок в полностью деревянных перекрытиях в эти годы были уменьшены до 3,5—4,5 м введением в конструкцию перекрытий прогонов. Прогоны опирали на дополнительные столбы и располагали в продольном или поперечном направлениях к длине здания.

Рис. 76. Перекрытия зданий (включая конструкции пола) традиционной постройки конца XIX — начала XX в.:
а—перекрытие по деревянным балкам с черепами, обрешетка на балках, накат из пластин; б — то же, балки с черепными брусками, подбор |из накатника; в — то же, обрешетка между балками; г — то же, балки с жуковинами, накат (подбор) из двух слоев досок, Йбдшив- ной потолок, пол из двух слоев досок (черный и чистый); д — то же, балки круглые, подбор в пазах, пол из шпунтованных досок, подшивной потолок. Перекрытия 1920—1930 гг.: е — балки из брусьев, щитовой накат (доски внизу, рейки сверху), пол из шпунтованных досок по лагам; ж —дощатый накат, подшивной потолок, пол из двух слоев досок по лагам; и — подшивной накат, дощатый пол; к—п — перекрытия по металлическим балкам; к — с деревянным заполнением; л —с кирпичными сводиками; м — с бетонным заполнением; к — опирание деревянных балок на наружную стену; о —чердачное перекрытие при деревянных балках; п — то же, при металлических балках; р —рельс; 1 — балка; 2—Черепной брусок; 3 — накат; 4 — глиняная смазка; 5 — выстилка кирпичом, засыпка строительным мусором, легкий бетон; 6 — обрешетка; 7 —щит основания паркета; 8 — паркет; 9 — штукатурка; 10 — лага; 11 — пол черный дощатый; 12 — то же, чистый; 13— тощий бетон; 14 — пол из керамических плиток на цементном растворе; 16 — подшивка потолка

В наиболее старых зданиях жесткость деревянных перекрытий, выполненных с большими запасами, достаточно высока — в них не наблюдается вибрации и зыбкости. Появление металлических балок с их большей несущей способностью позволило увеличивать пролеты до 7—11 м, но это привело к появлению прогибов и вибраций перекрытий. Для увеличения жесткости и неизменяемости перекрытий начали устраивать деревянные несущие перегородки. С течением времени наличие их приводило к обратному результату, так как перегородки скорее разрушались и деформировались, чем перекрытия.

Для повышения жесткости балочно-накатных перекрытий балки связывали со стенами при помощи металлических анкеров.
Дефекты деревянных перекрытий, изменение последних во времени главным образом объясняются свойствами или особенностями дерева как органического материала. Дерево в конструкциях перекрытий разрушается чаще всего от гниения, а иногда от грибков, плесени и реже дереворазрушающими насекомыми. Эти дефекты могут возникать и действовать отдельно или в различных сочетаниях друг с другом. Наиболее часто в перекрытиях подгнивают концы балок у наружных стен, а также различные их участки, находящиеся под помещениями с повышенной влажностью. Кроме того, нередко подвергаются разрушениям перекрытия чердачные и расположенные над сырыми подвалами и подпольями.