Рассмотрим применение кессонных перекрытий в разных ситуациях. Первый пример применения кессонных перекрытий рассмотрим в условиях реконструкции существующего здания при необходимости встроить промежуточный этаж в существующее здание.
Здание построено в тридцатых годах 20 века как цех промышленного предприятия. Высота здания 12-15 м, общая площадь 9200 м2.
Реконструируемое здание - каркасное. Колонны здания - сборные железобетонные, фундаменты - монолитные железобетонные, рассчитанные на высокие нагрузки от мостовых кранов и имеющие значительный остаточный запас несущей способности, покрытие - сборные плиты по стальным прогонам и фермам. Проектом реконструкции предусмотрено разделение здания по вертикали (устройство перекрытия на высоте 3,5 м) с сохранением возможности организации больших по площади помещений на обоих этажах.. Шаг колон по площади здания различный: 1)основная сетка колонн 6х12м (70% от общей площади); 2) сетка 6х9м(20% от общей площади); 3) 12х12м (10% от общей площади) . Из всех анализируемых вариантов возможных конструктивных решений было отдано предпочтение возведению кессонного перекрытия с опорой только на существующие колонны здания.
Для опирания вновь возводимого перекрытия на существующие колонны на них были выполнены стальные опорные площадки на высоте 3,5 м. (рис. 2,3).
Вновь возводимая плита перекрытия лежит на опорных площадках свободно - арматурные каркасы с существующей колонной и опорной площадкой не связаны, то есть организована опора, близкая к шарнирной.
В районе опорных площадок перекрытие имеет сплошные монолитные участки. Для устройства кессонной плиты использовались кессонообразователи размером в плане 750х750 мм высотой h = 390 мм, ширина ребер внизу d = 160 мм. Толщина полки 70 мм.
Использовалось два различных типа кессонообразователей: многоразовые пластмассовые типа SKYDOM (~25% от общего числа использованных кессонообразователей); одноразовые картонные, обернутые полиэтиленовой пленкой (гофрокартон толщиной 5 мм).
Армирование перекрытия осуществлялось арматурными каркасами как показано в главе 2.3.
Стоит отметить, что реальные расстояния между существующими колоннами не везде позволили уложить кессонообразователи размерами 75х75 см с заданными промежутками между ними в регулярную структуру. В этих случаях (как правило, между опорами) были использованы кессонообразователи меньших размеров в плане, либо монолитные участки.
При возведении нового перекрытия использовались следующие материалы:
- товарный бетон класса В25, поставляемый на строительную площадку в автобетоновозах;
- арматура: продольная профилированная класса А400С, поперечная - А240. Информация о напряженно-деформированном состоянии конструкции перекрытия
получена в результате математического моделирования перекрытий при действии расчетных нагрузок как показано в главе 2.2.
При возведении кессонных перекрытий на общей площади 9200 м2 по сравнению с устройством плоских монолитных перекрытий достигнут значительный экономический эффект за счет сокращения используемых материалов и сроков возведения. Данные об оценках величины достигнутого эффекта в денежном выражении приведены в таблице 3.1.
Второй пример применения кессонных перекрытий рассмотрим в условиях нового строительства.
Анализируемый объект представляет собой 4-х этажное здание административно бытового корпуса (АБК) с сеткой колонн 7х7м и консольным участком 2,75м, в плане размерами 29,0х9,75м. Площадь типового этажа 453,95м2, высота типового этажа 3,36м. Лестничный марш сборный: ступени сборные железобетонные по металлическим косоурам. Ограждающие конструкции здания выполнено из сэндвич панелей, закрепленных к металлическому фахверку.
В сопоставительном анализе использованы два варианта несущих конструкций:
1. Здание каркасного типа. Стальной каркас в виде плоских жестких рам в плоскости буквенных осей. Перекрытия плоская монолитная плита толщиной 200мм, жестко связанная со стальными балками. Устойчивость здания обеспечивается ядром жесткости, выполненного в виде монолитного лестничного блока. Рис.5.2.
2. Здание монолитное каркасного типа, перекрытие кессонная плита толщиной 280мм, колонны монолитные жестко соединённые с кессонной плитой. Общая устойчивость здания обеспечивается ядром жесткости, выполненного в виде монолитного лестничного блока, и жесткими узлами сопряжений колон и перекрытий. Рис.5.3. 
Нагрузки на перекрытия и в том и другом случае приняты в соответствии с [4] и техническим заданием по типам помещений.
Сопоставительный анализ вариантов производился только для несущих элементов здания, так как все остальные конструктивные элементы здания в обоих вариантах идентичны и не оказывают влияния на прочность и жесткость несущих конструкций здания.
При сравнении стоимости возведения несущих конструкций по обоим вариантам использовались рыночные расценки на виды работ, приведенные в коммерческих предложениях строительно-монтажных организаций на первую половину 2011г. Стоимость работ сведена в таблицу 3.2
Из таблицы 2 видно, что стоимость возведения монолитного каркаса с кессонными перекрытиями в 2 раза меньше чем стального каркаса с плоскими монолитными перекрытиями.
Так же толщина кессонного перекрытия меньше толщины плоского перекрытия с учетом стальных балок в 1,93 раза.
При сравнении приведенных вариантов несущих конструкций здания не учитывались конструкции фундаментов. Однако стоит отметить, что кессонное перекрытие в 1,74 раза легче плоского монолита. Это существенно скажется на уменьшении нагрузок на фундаменты и вертикальные несущие элементы конструкций. В свою очередь это приведет к уменьшению габаритов фундаментов, их материалоемкости и скорости возведения.
В результате сравнительного анализа несущих конструкций данных примеров можно заключить, что применение кессонных перекрытий при реконструкции и возведении новых зданий позволяет:
1. Снизить расход бетона на 40-70% и экономия арматуры в 2,5-3,5 раза по сравнению с традиционными балочными и безбалочными монолитными железобетонными перекрытиями;
2. Обеспечить гибкость в выборе архитектурно-планировочных решений зданий и сооружений, как в плане, так и по высоте;
3. Выполнять перекрытия с сеткой вертикальных несущих элементов (стен и колонн) от 12х12 до 34х34м;
4. При сопоставимом расходе материалов с балочными и безбалочными (плоскими) монолитными перекрытиями увеличить несущую способность перекрытий.
5. Снизить толщину перекрытия в 1,5-2,2 раза по сравнению с традиционной балочной схемой.
6. За счет уменьшения собственного веса перекрытия уменьшить нагрузки на вертикальные несущие элементы, а также фундаменты и основание;
7. Данная конструкция перекрытия более устойчива к сейсмическим нагрузкам, а также имеет преимущества по сравнению с балочными конструкциями в условиях прогрессирующего обрушения;
8. Возводить здания с пролетами более 6м в сейсмоопасных районах;
9. Сократить срок возведения зданий и сооружений за счет меньшего кол-ва вертикальных несущих элементов и за счет более быстрого оборота опалубки перекрытий.


Купить