Расчет монолитной плиты перекрытия пример. В чем измеряется воздействие бетонной плиты на опору

Бетонные перекрытия: требования, виды и расчеты

Бетонное перекрытие представляет собой прочный и надежный элемент, без которого не обойтись при возведении многоэтажных зданий и сооружений. Монтаж монолитного перекрытия не требует подъемных механизмов, что обеспечивает экономию на оборудовании и оплате дополнительного труда. Использование в строительстве межэтажных перегородок сокращает время на работы и позволяет возводить конструкции своими руками. Изготовление бетонных перекрытий является легким процессом, но чтобы сделать материал высокого качества с его основными преимуществами, следует придерживаться последовательности выполнения работ и провести расчет основных параметров строительного элемента.

Назначение

Бетонные перекрытия являются одними из главных строительных элементов в сооружении построек. Они предназначены для соединения:

• подвального помещения с комнатами;
• первого этажа со вторым;
• крыши с домом.

А также используются для горизонтальной стяжки зданий и сооружений.

Вернуться к оглавлению

Требования к перекрытиям

К бетонному перекрытию выдвигаются следующие требования:

• наличие необходимой прочности;
• не должны содержать деформации и должны обладать жесткостью и продолжительным сроком эксплуатации;
• важным свойством в бетонном перекрытии является его максимальная огнестойкость, водостойкость и отсутствие возможности проникать воздуху;
• бетонная конструкция между этажами должна обладать звукоизоляцией и теплоизоляцией.

Вернуться к оглавлению

Виды

Схема межэтажного перекрытия из бетона.

Различают следующие типы бетонного перекрытия:

• чердачные;
• подвальные;
• межэтажные.

Бетонное перекрытие также бывает:

• пустотное, которое часто используется в строительстве, где требуется межэтажное перекрытие для домов из бетона, блоков и кирпича;
• ребристое, используется при изготовлении кровли промышленных сооружений, где отсутствует прогрев помещений;
• монолитное, которое является железобетонным элементом и отличается повышенной прочностью, используется при возведении зданий и сооружений с большой этажностью.

Вернуться к оглавлению

Материалы и инструменты для изготовления

При работе с бетонными перекрытиями своими руками подготавливают следующие инструменты и материалы:

• бетононасос;
• щуп;
• емкость;
• ведра;
• домкрат;
• строительный уровень;
• фанера со свойством влагостойкости;
• доски;
• стальная арматура;
• проволока;
• бетонный раствор или компоненты для его приготовления своими руками: песок, вода, цемент и различные добавки для увеличения прочности раствора.

Вернуться к оглавлению

Как рассчитать параметры?

Схема монолитного армированного перекрытия.

При работе с перекрытием из бетона важно приобрести материалы высокого качества. Изготавливая строительную смесь, которой будет осуществляться заливка конструкции, используют бетон марки 250 и 400, в которые входят тяжелые наполнители. Чтобы сделать перегородки собственноручно, важно досконально рассчитать основные параметры материала. Расчет строится на сравнении двух основных свойств:

• прочность армирующей конструкции;
• действующая нагрузка на плиту.

Расчеты плит основаны на таких показателях:

• интенсивность постоянных нагрузок;
• усилия в сечениях с большой нагрузкой;
• жесткость оси.

Расчет монолитных перекрытий состоит из определения их отдельных составляющих. Для начала нужно сделать опалубку из фанеры большой толщины, далее устанавливают армирующую сетку из стальных прутьев, перевязанных проволокой. Расчет перегородок проводится специальными компьютерными программами и проектировщиками.

Определение прочности получается из таких факторов, как: нагрузка и прочность.

Чтобы узнать максимальное изгибание плиты используют следующие данные:

• расчетное сопротивление арматуры и бетона;
• арматура А400 С класса.

Определение параметров включает в себя такие расчеты:

• площадь рабочей арматуры;
• погонная нагрузка на балки;
• требуемый момент сопротивлений;
• максимальный момент в сечении балок.

Формулы и постоянные величины находятся в сборнике к строительным нормам и правилам.

Вернуться к оглавлению

Устройство опалубки под перекрытие

Схема сборки опалубки перекрытия.

Технология возведения опалубки включает в себя установление фанеры на горизонтальные опоры. Чтобы подобрать правильное количество материалов, нужно узнать площадь и объем планируемого пола. Толщина конструкции зависит от возможных нагрузок и размеров пролета. Таким образом, опалубку делают повышенной прочности без допущения деформаций, чтобы она смогла вынести на протяжении долгого времени вес железобетона.

Выбирая доски для опалубки, следует обратить внимание на их прочность и толщину. Перед установкой конструкции измеряют строительным лазерным уровнем высоту пролета и низ пола. В процессе установки самодельных стоек подгоняют по длине к высоте конструкции, на которой будет выстроен первый слой балки.

Важно соблюдать расстояние, которое должно быть больше одного кубического метра. Ставят стойки на пол с ровной поверхностью и высокой прочностью. После чего укладывают поперечный брус с шагом около полметра и далее устанавливают опалубку. После монтажа опалубки проверяют верх конструкции на горизонтальность с помощью строительного уровня.

При использовании досок вместо фанерного листа, их укладывают друг к другу без зазоров и сверху простилают влагонепроницаемый материал. По всем краям опалубки устанавливают бортики, которые фиксируют по углам конструкции, чтобы они не деформировались от раствора.

Устанавливая собственноручно опалубку, важно помнить несколько правил:

• исключать образование отверстий, трещин, через которые может вытечь раствор из бетона в процессе заливки;
• проверяют прочность установленных под опалубкой домкратов;
• для возведения опалубки применяют влагостойкую фанеру;
• опалубка должна быть максимально прочной, ведь от нее зависит качество возводимого сооружения;
• установка опалубки должна осуществляться как по площади, так и по периметру помещения, что оградит от вытекания бетонной смеси.

Вернуться к оглавлению

Армирование

Перегородки между этажами нуждаются в армировании, к которому можно приступать после монтажа опалубки. Армирование конструкций осуществляется арматурой в один или два слоя на опалубку. Устанавливают арматурную сетку размером двадцать на двадцать сантиметров, при этом первый ряд укладывают на защитный слой, который обеспечивает равномерное распределение бетонной смеси под арматуру.

При необходимости соединить арматурные элементы, следует делать нахлест не меньше семидесяти сантиметров. Для соблюдения пропорции, следует установить сверху первого ряда арматурной сетки второй слой с таким же шагом (двадцать сантиметров), только обеспечив при этом перпендикулярность. В месте пересечения арматурных прутьев, их фиксируют стальной проволокой и специальным крючком, предназначенным для соединения арматуры. При изготовлении двухслойного каркаса на основе отрезков арматурных прутьев, проводят аналогичную последовательность первому слою и укладывают второй, при этом придерживаясь расстояния между слоями не меньше трех сантиметров.

Вернуться к оглавлению

Заливка перекрытий

Заливка монолитного перекрытия.

После монтажа опалубки и арматуры приступают к заливке бетоном плитных конструкций. В процессе бетонирования важно действовать быстро, так как раствор обладает свойством быстро застывать. Бетон изготавливают из цемента, песка, щебня и воды, соединяя сухие ингредиенты в бетономешалке и, постепенно доводя смесь водой до нужной консистенции. Процесс бетонирования включает в себя беспрерывное выливание смеси и ее уплотнение глубинными вибраторами.

Укладка бетона возможна собственноручно или с использованием бетононасоса. В процессе бетонирования важно следить за ровностью уложенной смеси, для чего применяют лазерный уровень. Твердение бетона должно осуществляться в месте с оптимальным температурным режимом и влагой, при этом важно уберечь раствор от проникновения прямых солнечных лучей и атмосферных осадков. Застывание бетона должно проходить естественным путем, перегрев уложенной смеси приведет к растрескиванию раствора.

Механические воздействия на уложенные плиты допускаются только после достижения бетонным раствором его максимальных прочностных характеристик. Уложенный бетонный раствор периодически следует обрызгивать водой, а чтобы уберечь смесь от проникновения лишней влаги – накрывают залитую поверхность гидроизоляционным материалом. Демонтаж опалубки проводят после окончательного засыхания раствора.

Чтобы перекрытие имело высокую прочность, для его изготовления применяют высококачественные материалы, бетон марки 250 или 400 с тяжелыми наполнителями и проводят расчеты, которые позволяют экономить денежные средства и рабочую силу.

Вернуться к оглавлению

Вывод

Перекрытия в зданиях и сооружениях выполняют большую роль для конструкций, но достичь желаемого результата можно только путем правильного изготовления строительного материала и его монтажа. Изготовление бетонных перекрытий возможно собственноручно и тем самым позволяет самостоятельно проложить под сооружением нужные коммуникации. Для увеличения теплоизоляционного свойства материала используют деревянные доски. Перед тем как приступить к установке плиты, ее следует выровнять самовыравнивающимися смесями.

Соблюдение всех правил и технологического процесса по изготовлению и установке бетонных перекрытий, получится прочное, надежное сооружение на долгие годы.

kladembeton.ru

Расчет монолитной плиты перекрытия пример

Частные строители в процессе возведения своего дома часто сталкиваются с вопросом: когда необходимо произвести расчет монолитной железобетонной плиты перекрытия, лежащей на 4 несущих стенах, а значит, опертой по контуру? Так, при расчете монолитной плиты, имеющей квадратную форму, можно взять в расчет следующие данные. Кирпичные стены, возведенные из полнотелого кирпича, будут иметь толщину 510 мм. Такие стены образуют замкнутое пространство, размеры которого равны 5х5 м, на основания стен будет опираться железобетонное изделие, а вот опорные площадки по ширине будут равны 250 мм. Так, размер монолитного перекрытия будет равен 5.5х5.5 м. Расчетные пролеты l1 = l2 = 5 м.

Схема армирования монолитного перекрытия.

Кроме собственного веса, который прямо зависит от высоты плиты монолитного типа, изделие должно выдерживать еще некоторую расчетную нагрузку.

Схема монолитного перекрытия по профнастилу.

Отлично, когда данная нагрузка уже известна заранее. Например, по плите, высота которой равна 15 сантиметрам, будет производиться выравнивающая стяжка на основе цемента, толщина стяжки при этом равна 5 сантиметрам, на поверхность стяжки будет укладываться ламинат, его толщина равна 8 миллиметрам, а финишное напольное покрытие будет удерживать мебель, расставленную вдоль стен. Общий вес мебели при этом равен 2000 килограммов вместе со всем содержимым. Предполагается также, что помещение иногда будет умещать стол, вес которого равен 200 кг (вместе с закуской и выпивкой). Стол будет умещать 10 человек, общий вес которых равен 1200 кг, включая стулья. Но такое предусмотреть чрезвычайно сложно, поэтому в процессе расчетов используют статистические данные и теорию вероятности. Как правило, расчет плиты монолитного типа жилого дома производят на распределенную нагрузку по формуле qв = 400 кг/кв.м. Данная нагрузка предполагает стяжку, мебель, напольное покрытие, людей и прочее.

Эта нагрузка условно может считаться временной, т. к. после строительства могут осуществляться перепланировки, ремонты и прочее, при этом одна из частей нагрузки считается длительной, другая – кратковременной. По той причине, что соотношения кратковременной и длительной нагрузок неизвестны, для упрощения процесса расчетов можно считать всю нагрузку временной.

Определение параметров плиты

Схема сборной плиты перекрытия.

По причине, что высота монолитной плиты остается неизвестной, ее можно принять за h, этот показатель будет равен 15 см, в этом случае нагрузка от своего веса плиты перекрытия будет приблизительно равна 375 кг/кв.м = qп = 0.15х2500. Приблизителен этот показатель по той причине, что точный вес 1 квадратного метра плиты будет зависеть не только от диаметра и количества примененной арматуры, но и от породы и размеров мелкого и крупного наполнителей, которые входят в состав бетона. Будут иметь значение и качество уплотнения, а также другие факторы. Уровень данной нагрузки будет постоянным, изменить его смогут лишь антигравитационные технологии, но таковых на сегодняшний день нет. Таким образом можно определить суммарную распределенную нагрузку, оказываемую на плиту. Расчет: q = qп + qв = 375 +400 = 775 кг/м2.

Схема монолитной плиты перекрытия.

В процессе расчета следует взять во внимание, что для плиты перекрытия будет использован бетон, который относится к классу В20. Этот материал обладает расчетным сопротивлением сжатию Rb = 11.5 МПа или 117 кгс/см2. Будет применена и арматура, относящаяся к классу AIII. Ее расчетное сопротивление растяжению равно Rs = 355 МПа или 3600 кгс/см2.

При определении максимального уровня изгибающего момента следует учесть, что в том случае, если бы изделие в данном примере опиралось лишь на пару стен, то его можно было бы рассмотреть в качестве балки на 2-х шарнирных опорах (ширина опорных площадок на данный момент не учитывается), при всем при этом ширина балки принимается как b = 1 м, что необходимо для удобства производимых расчетов.

Расчет максимального изгибающего момента

Схема расчета монолитного перекрытия.

В вышеописанном случае изделие опирается на все стены, а это означает, что рассматривать лишь поперечное сечение балки по отношению к оси х будет недостаточно, так как можно рассматривать плиту, которую отражает пример, так же как балку по отношению к оси z. Таким образом, растягивающие и сжимающие напряжения окажутся не в единой плоскости, нормальной к х, а сразу в 2-х плоскостях. Если производить расчет балки с шарнирными опорами с пролетом l1 по отношению к оси х, тогда получится, что на балку будет действовать изгибающий момент m1 = q1l12/8. При всем при этом на балку с пролетом l2 будет действовать такой же момент m2, т. к. пролеты, которые отображает пример, равны. Однако расчетная нагрузка одна: q = q1 + q2, а если плита перекрытия имеет квадратную форму, то можно допустить, что: q1 = q2 = 0.5q, тогда m1 = m2 = q1l12/8 = ql12/16 = ql22/16. Это значит, что арматура, которая укладывается параллельно оси х, и арматура, укладываемая параллельно z, может быть рассчитана на идентичный изгибающий момент, при этом момент окажется в 2 раза меньше, чем для той плиты, которая опирается только на 2 стены.

Схема кровли профнастилом.

Так, уровень максимального расчета изгибающего момента окажется равен: Ма = 775 х 52/16 = 1219.94 кгс.м. Но такое значение может быть использовано лишь при расчете арматуры. По той причине что на поверхность бетона станет действовать сжимающие напряжения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, то значение изгибающего момента, применимое для бетона, следующее: Мб = (m12 + m22)0.5 = Mаv2 = 1219.94.1.4142 = 1725.25 кгс.м. Так как в процессе расчета, который предполагает данный пример, необходимо какое-то одно значение момента, можно взять во внимание среднее расчетное значение между моментом для бетона и арматуры: М = (Ма + Мб)/2 = 1.207Ма = 1472.6 кгс.м. Следует брать во внимание, что при отрицании такого предположения можно рассчитать арматуру по моменту, который действует на бетон.

Сечение арматуры

Схема перекрытия по профлисту.

Данный пример расчета монолитной плиты предполагает определение сечения арматуры в продольном и в поперечном направлениях. В момент использования какой бы то ни было методики следует помнить о высоте расположения арматуры, которая может быть разной. Так, для арматуры, которая располагается параллельно оси х, предварительно можно принять h01 = 13 см, а вот арматура, располагаемая параллельно оси z, предполагает принятие h02 = 11 см. Такой вариант верен, так как диаметр арматуры пока неизвестен. Расчет по старой методике проиллюстрирован в ИЗОБРАЖЕНИИ 2. А вот используя вспомогательную таблицу, которую вы увидите на ИЗОБРАЖЕНИИ 3, можно найти в процессе расчета: ?1 = 0.961 и ?1 = 0.077. ?2 = 0.945 и ?2 = 0.11.

Схема примера несъемной опалубки.

В таблице указаны данные, необходимые в ходе расчета изгибаемого элемента прямоугольного сечения. Элементы при этом армированы одиночной арматурой. А как производится расчет требуемой площади сечения арматуры, можно увидеть на ИЗОБРАЖЕНИИ 4. Если для унификации принять продольную, а также поперечную арматуру, диаметр которой будет равен 10 мм, пересчитав показатель сечения поперечной арматуры, приняв во внимание h02 = 12 см, мы получим то, что вы сможете увидеть, взглянув на ИЗОБРАЖЕНИЕ 5. Таким образом, для армирования одного погонного метра можно применить 5 стержней поперечной арматуры и столько же продольной. В конечном итоге получится сетка, которая имеет ячейки 200х200 мм. Арматура для одного погонного метра будет иметь площадь сечения, равную 3.93х2 = 7.86 см2. Это один пример подбора сечения арматуры, а вот расчет удобно будет производить, используя ИЗОБРАЖЕНИЕ 6.

Все изделие предполагает использование 50 стержней, длина которых может варьироваться в пределах от 5.2 до 5.4 метра. Учитывая то, что в верхней части сечение арматуры имеет хороший запас, можно уменьшить число стержней до 4, которые расположены в нижнем слое, площадь сечения арматуры в этом случае окажется равна 3.14 см2 либо 15.7 см2 по длине плиты.

Основные параметры

Схема расчета бетона на фундамент.

Вышеприведенный расчет был простым, но, чтобы уменьшить количество арматуры, его следует усложнить, т. к максимальный изгибающий момент будет действовать лишь в центральной части плиты. Момент в местах приближения к опорам-стенам стремится к нулю, следовательно, остальные метры, исключая центральные, можно армировать, используя арматуру, которая имеет меньший диаметр. А вот размер ячеек для арматуры, которая имеет диаметр, равный 10 мм, увеличивать не следует, так как распределенная нагрузка на плиту перекрытия считается условной.

Следует помнить, что существующие способы расчета монолитной плиты перекрытия, которая опирается по контуру, в условиях панельных построек предполагают применение дополнительного коэффициента, который будет учитывать пространственную работу изделия, ведь воздействие нагрузки заставит плиту прогибаться, что предполагает концентрированное применение арматуры в центральной части плиты. Использование подобного коэффициента позволяет максимум на 10 процентов уменьшить сечение арматуры. Но для железобетонных плит, которые изготавливаются не в стенах завода, а в условиях стройплощадки, применение дополнительного коэффициента не обязательно. Прежде всего это обусловлено необходимостью дополнительных расчетов на раскрытие возможных трещин, на прогиб, на уровень минимального армирования. Более того, чем большее количество арматуры имеет плита, тем меньше окажется прогиб в центре и тем проще его можно устранить либо замаскировать в процессе финишной отделки.

Так, если использовать рекомендации, которые предполагают расчет сборной сплошной плиты перекрытия общественных и жилых зданий, тогда площадь сечения арматуры, которая принадлежит к нижнему слою, по длине плиты окажется равна примерно А01 = 9.5 см2 , что примерно в 1.6 раза меньше полученного в данном расчете результата, но в этом случае необходимо помнить, что максимальная концентрация арматуры должна оказаться посредине пролета, поэтому разделить полученную цифру на 5 м длины не допустимо. Однако это значение площади сечения позволяет приблизительно оценить, какое количество арматуры можно сэкономить после проведения расчетов.

Расчет прямоугольной плиты

Схема монолитного перекрытия своими руками.

Данный пример для упрощения расчетов предполагает использование всех параметров, кроме ширины и длины помещения, таких же как в первом примере. Бесспорно, моменты, которые действуют относительно оси х и z в прямоугольных плитах перекрытия, не равны. И чем больше окажется разница между шириной и длиной помещения, тем больше плита перекрытия станет напоминать балку, размещенную на шарнирных опорах, а в момент достижения определенного значения уровень влияния поперечной арматуры будет почти неизменным.

Существующие экспериментальные данные и опыт, полученный при проектировании, показывают, что при соотношении ? = l2 / l1 > 3 показатель поперечного момента окажется в 5 раз меньше продольного. А в случае когда ? ? 3, определить соотношение моментов допустимо, используя эмпирический график, который проиллюстрирован на ИЗОБРАЖЕНИИ 7, где можно проследить зависимость моментов от ?. Под единицей подразумеваются плиты монолитного типа с контурным шарнирным опиранием, двойка предполагает плиты с трехсторонним шарнирным опиранием. График изображает пунктир, который показывает допустимые нижние пределы в процессе подбора арматуры, а в скобках указаны значения ?, что применимо для плит с трехсторонним опиранием. При этом ? < 0,5 m = ?, нижние пределы m = ?/2. Но в этом случае интерес представляет лишь кривая №1, которая отображает теоретические значения. На ней можно видеть подтверждение предположения, что уровень соотношения моментов равен 1 для плиты квадратной формы, по ней можно определить уровень моментов для остальных соотношений ширины и длины.

Формулы и коэффициенты

Схема монтажа перекрытия.

Так, для расчета плиты перекрытия монолитного типа используется помещение, которое имеет длину, равную 8 м, и ширину, равную 5 м. Следовательно, расчетные пролеты окажутся равны l2 = 8 м и l1 = 5 м. При этом ? = 8/5 = 1.6, уровень соотношения моментов равен m2/m1 = 0.49, а вот m2 = 0.49m1. По причине, что общий момент равняется M = m1 + m2, то M = m1 +0.49m1 или m1 = M/1.49, общий момент следует определять по короткой стороне, что обусловлено разумностью решения: Ма = ql12/8 = 775 х 52 / 8 = 2421.875 кгс.м. Дальнейший расчет приведен на ИЗОБРАЖЕНИИ 8.

Так, для армирования одного погонного метра плиты перекрытия следует применить 5 стержней арматуры, диаметр арматуры в этом случае будет равен 10 мм, при этом длина может варьироваться до 5.4 м, а начальный предел может быть равен 5.2 м. Показатель площади сечения продольной арматуры для одного погонного метра равняется 3.93 см2. Поперечное армирование допускает использование 4 стержней. Диаметр арматуры плиты при этом равен 8 мм, максимальная длина равна 8.4 м, при начальном значении в 8.2 м. Сечение поперечной арматуры имеет площадь, равную 2.01 см2, что необходимо для одного погонного метра.

Стоит помнить, что приведенный расчет плиты перекрытия можно считать упрощенным вариантом. При желании, уменьшив сечение используемой арматуры и изменив класс бетона либо и вовсе высоту плиты, можно уменьшить нагрузку, рассмотрев разные варианты загрузки плиты. Вычисления позволят понять, даст ли это какой-то эффект.

Схема строительства дома.

Так, для простоты расчета плиты перекрытия в примере не было учтено влияние площадок, выступающих в качестве опор, а вот если на данные участки сверху станут опираться стены, приближая таким образом плиту к защемлению, тогда при более значительной массе стен данная нагрузка должна быть учтена, это применимо в случае, когда ширина данных опорных участков окажется больше 1/2 ширины стены. В случае когда показатель ширины опорных участков окажется меньше или будет равен 1/2 ширине стены, тогда будет необходим дополнительный расчет стены на прочность. Но даже в этом случае вероятность, что на опорные участки не станет передаваться нагрузка от массы стены, окажется велика.

Пример варианта при конкретной ширине плиты

Возьмем за основу ширину опорных областей плиты, равную 370 мм, что применимо для кирпичных стен, имеющих ширину в 510 мм. Этот вариант расчета предполагает высокую вероятность передачи на опорную область плиты нагрузки от стены. Так, если плита будет удерживать стены, ширина которых равна 510 мм, а высота – 2.8 м, а на стены станет опираться плита следующего этажа, сосредоточенная постоянная нагрузка окажется равна.

Более правильным в этом случае было бы брать во внимание в процессе расчета плиту перекрытия в качестве шарнирно опертого ригеля с консолями, а уровень сосредоточенной нагрузки – в качестве неравномерно распределенной нагрузки на консоли. Кроме того, чем ближе к краю, тем нагрузка была бы больше, но для упрощения можно предположить, что данная нагрузка равномерно распределяется на консолях, составляя 3199.6/0.37 = 8647, 56 кг/м. Уровень момента на шарнирных опорах от подобной нагрузки будет равен 591.926 кгс.м.

Это значит, что:

• в пролете m1 максимальный момент будет уменьшен и окажется равен m1 = 1717.74 – 591.926 = 1126 кгс.м. Сечение арматуры плиты перекрытия допустимо уменьшить либо и вовсе изменить остальные параметры плиты;
• изгибающий опорный момент вызовет в верхней части плиты растягивающие напряжения, бетон на это в области растяжения не рассчитан, значит, необходимо дополнительно армировать в верхней части плиты перекрытия монолитного типа или уменьшить значение ширины опорного участка, что позволит уменьшить нагрузку на опорные участки. На случай если верхняя часть изделия не будет дополнительно армирована, плита перекрытия станет образовывать трещины, превратившись в плиту шарнирно-опертого типа без консолей.

Данный вариант расчета загружения следует рассматривать вместе с вариантом, который предполагает, что плита перекрытия уже имеется, а стены – нет, что исключает временную нагрузку на плиту.

o-cemente.info

Расчет параметров плиты перекрытия

Несмотря на изобилие готовых плит, монолитные железобетонные плиты по-прежнему пользуются спросом. Особенно, если цель постройки – частный дом, которому присуща своя планировка, с комнатами разных размеров или же в процессе строительства не используются подъемные краны. В подобных случаях монтаж монолитных железобетонных плит перекрытия позволит существенно уменьшить затраты на материалы, их установку или доставку. Однако стоит учитывать, что при этом подготовительные работы, в том числе связанные с опалубкой, займут больше времени. Но не это отпугивает энтузиастов, замышляющих бетонирование перекрытия, ведь изготовление опалубки, заказ арматуры и бетона в наше время не представляют трудностей, гораздо сложнее определить тип необходимого для строительства бетона и арматуры.

Схема монолитного перекрытия своими руками.

Не стоит воспринимать данную статью как руководство к действию, а лишь как носящую сугубо информативный характер.

Все тонкости процесса расчета конструкций из железобетона строго определены нормами СНиП 52-01-2003 и СП 52-101-2003.

Со всеми вопросами, связанными с расчетом железобетонных конструкций, необходимо обратиться за помощью к этим документам. Далее будет рассмотрен расчет железобетонной конструкции – плиты, согласно этим двум приведенным выше нормам и правилам.

Самостоятельный расчет каких-либо строительных конструкций в целом и железобетонных плит в частности делится на несколько этапов, назначение которых заключается в подборе оптимальных параметров, таких как поперечное сечение, класс арматуры или класс бетона, чтобы избежать разрушения железобетонной плиты под действием максимальной нагрузки.

Вычисления будут производиться для поперечного сечения, перпендикулярного оси X. Расчет местного сжатия, продавливания, расчет действия поперечных сил, сил кручения (которые носят название предельных состояний первой группы), расчет на деформацию и раскрытие трещин (называемые еще предельными состояниями второй группы) в данном руководстве производиться не будет, исходя из предположения, подтверждающегося практикой, что для обычной железобетонной плиты перекрытия в условиях жилого дома в таком расчете нет необходимости. Исходя из вышесказанного, стоит ограничиться лишь расчетом, где на поперечное (нормальное) сечение действует изгибающий момент.

Расчетная длина плиты

Размеры плиты –  это расстояние от стены до стены.

Действительная длина железобетонной плиты может иметь любые значения, тогда как значение расчетной длины или же, выражаясь техническим языком, пролета балки (плиты перекрытия) будет совершенно другим. Пролетом называется расстояние между двумя стенами, поддерживающими плиту. То есть пролет представляет собой длину или ширину помещения. Определить его довольно просто: достаточно измерить рулеткой это расстояние, меряя от стены и до стены. Реальная длина монолитной железобетонной плиты, разумеется, будет больше. Опорой для плиты перекрытия могут служить стены из кирпича, камня, шлакоблока, пено-, газо- или керамзитобетона. Учитывая характер наших расчетов, материал стен кажется не столь важным, но если прочность материалов недостаточная для плиты (в случае шлакоблока, керамзитобетона, пенобетона и газобетона), то стены должны быть рассчитаны для соответствующих нагрузок. Ниже будет рассмотрена однопролетная длина перекрытия, опорой для которой служат две стены. Расчет плиты, опирающейся на четыре несущие стены (по контуру), в этой части рассматриваться не будет.

Чтобы лучше усвоить всю приведенную выше информацию, примем какое-то конкретное значение длины, например, 4 м.

Геометрические параметры плиты, класс бетона и арматуры

Для расчета перекрытия нужно определить ее геометрические параметры: класс бетона и арматуры

Вышеперечисленные параметры пока являются неизвестными для нас, но с целью проведения расчета можно их предварительно задать.

Пусть высота плиты будет h = 0.1 м, а условная ширина b = 1 м. Условность в рассматриваемом случае будет означать, что плита перекрытия расценивается как балка высотой 0,1 м и шириной 1 м и получившиеся результаты расчета будут применяться для всей ширины плиты. То есть если расчетная длина плиты будет 4 м и ширина 6 м, то для каждого ее метра будут применяться параметры, которые определялись для нашего расчетного 1 метра.

Итак, принимаемое значение высоты – 0.1 м, ширины – 1 м, класс арматуры – A400, класс бетона – В20.

Выбор опоры

Железобетонные балки служат для поддержания всей конструкции перекрытия.

В зависимости от того на какую ширину плита перекрытия опирается на стену, а кроме того, от типа материала, из которого состоит несущая стена, ее веса, существуют такие методы рассматривания железобетонной плиты перекрытия: шарнирно-опертая бесконсольная балка, шарнирно-опертая консольная балка или балка с жестким защемлением на опорах. Тип опоры играет огромную роль при расчетах.

Ниже будет рассмотрена шарнирно-опертая бесконсольная балка, так как это самый распространенный случай инсталляции.

Нагрузка на балку

Существуют самые разнообразные виды нагрузок на балку. Через призму строительной механики любой объект, который лежит, приклеен, прибит или подвешен на плите, представляет собой статическую нагрузку, и нагрузка эта чаще всего постоянная. Все же объекты, способные ходить, ползать, бегать, ездить и даже падать на поверхность балки, представляют собой динамические нагрузки, которые, как правило, являются временными. При произведении расчета в данном примере разницей между динамической и статической нагрузкой можно будет пренебречь.

Кроме того, нагрузки делятся на равномерно распределенные, сосредоточенные, неравномерно распределенные и т.д., но тем не менее нет нужды настолько сильно углубляться в подробное рассмотрение, как именно сочетаются всевозможные нагрузки. В примере расчета достаточно будет ограничиться равномерным распределением нагрузки. Этот тип нагрузки железобетонных плит наиболее часто встречается в жилых домах. Сосредоточенную нагрузку измеряют в килограммах, или в ньютонах и кг-силах (кгс).

Схема распределения нагрузки на балки.

Равномерно распределенную нагрузку измеряют в Н/м. Стоит заметить, что в жилых домах плиты перекрытия обычно рассчитаны на величину распределенной нагрузки, равную 400 Н/м2. Если высота плиты равна 0.1 м, ее собственный вес прибавит около 250 кг/м2 к приведенной выше нагрузке, керамическая плитка и стяжка способны добавить еще 100 кг/м2. Такая величина распределенной нагрузки учитывает практически все возможные сочетания конструктивных нагрузок на бетонные перекрытия в жилых помещениях, но, конечно, никто не запретит рассчитывать перекрытия на большие нагрузки, тем не менее пока что ограничимся таким значением. Можно на всякий случай умножить его на так называемый коэффициент надежности ?, равный 1.2, если все-таки, выполняя расчет, что-то упустим:

q = (400 Н/м + 250 Н/м +100 Н/м)1.2 = 900 Н/м

так как рассчитываются параметры для плиты шириной 0.1 м, то эту распределенную нагрузку можно рассматривать как плоскую нагрузку, действующую на плиту вдоль оси у и измеряемую в Н/м.

Максимальный изгибающий момент на поперечное сечение

Нагрузка на балки достаточно большая, около 2000 кг.

Для нашей бесконсольной балки с действующей на нее равномерно распределенной нагрузкой и, как уже было обусловлено, находящейся на опорах шарнирного типа, в данном случае плиты перекрытия, положенной на стены, значение максимального изгибающего момента:

Мmax = (q * l2) / 8

и прикладываться он будет посередине балки. Для пролета длиной 4 м он равен:

Мmax = (900 * 42)/ 8 = 1800 кг.м

Основы расчета

Схема сборно-монолитного перекрытия СМП-200

Основой для расчета железобетонных плит перекрытия в согласованности с СП 52-101-2003 и СНиП 52-01-2003 служат такие расчетные предпосылки:

Сопротивление бетона силам растяжения считается равным нулю. Подобное допущение сделано на том основании, что, по сравнению с сопротивлением к растяжению арматуры, сопротивлением бетона к растяжению можно пренебречь (разница между сопротивлениями этих двух элементов порядка 100). По этой причине в зоне, на которую действуют растягивающие силы, из-за разрыва бетона появляются трещины, поэтому в поперечном сечении балки на растяжение может работать только арматура (схема 1).

Сопротивление, которое бетон оказывает сжатию, принимаем распределяющимся равномерно вдоль зоны сжатия. В итоге для сопротивления бетона к сжатию принимаем значение не больше Rb – расчетного сопротивления.

Для максимального, растягивающего в арматуре напряжения также принимается значение, не превышающее расчетное сопротивление Rs;

В качестве основания для подобных предпосылок используется такая расчетная схема:

Схема 1. Распределение усилий, действующих на прямоугольное поперечное сечение железобетонной плиты

Для избегания возможного обрушения конструкции в результате эффекта образования пластического шарнира, существующее соотношение между ?, высотой зоны сжатия бетона y и расстоянием между центром тяжести арматуры и верхом балки h0, ? = у/ho (6.1) не должно превышать определенное предельное значение ?R, которое можно определить по такой формуле:

Приведенная формула является эмпирической, основанной на опыте, полученном при проектировании конструкций из железобетона, где Rs — сопротивление арматуры, полученное расчетным путем, измеряемое в мПа, хотя на данном этапе можно ограничиться табличными значениями параметров:

Важно: Если расчет выполняют проектировщики, не обладающие достаточным опытом, рекомендуется использовать заниженное в 1.5 раза значение ?R.

Где аR – расстояние между центром окружности, образованной плоскостью поперечного сечения арматуры и нижней частью балки. Необходимость в этом расстоянии продиктована обеспечением надежного сцепления арматуры с материалом бетона. Чем больше значение а, тем лучший обхват у прутьев арматуры, но стоит заметить, что при этом полезное значение параметра h0 уменьшается.

Принимаемые значения а обычно тесно связаны с диаметром арматуры, причем расстояние между низом балки (в нашем случае представленной в качестве плиты перекрытия) и нижней частью арматуры не должно быть меньше диаметра арматуры и не менее 0.01 м, в случае если диаметр арматуры меньше этой величины. Для дальнейших расчетов примем значение а, равное 0.02 м.

При условии ? ? ?R и если арматура отсутствует в зоне действия сил сжимания, то прочность бетона следует проверять по этой формуле:

M < Rbbу (h0 – 0.5у)

Полагаем, что физический смысл вышеприведенной формулы ясен. Любой момент можно представить как силу, действующую с определенным плечом, поэтому необходимо, чтобы для бетона соблюдалось условие, описанное в приведенной выше формуле.

— Прочность прямоугольных сечений при ? ? ?R и наличии одиночной арматуры проверяется по формуле:

M ?RsAs (h0 – 0.5у)

Перекрытие армируют для большей несущей способности.

Пояснение формулы: опираясь на расчет, арматура должна выдержать нагрузку, идентичную той, что выдерживает бетон, так как к арматуре приложена та же сила с тем же плечом, что и к бетону.

Примечание: приведенная выше расчетная схема предполагает, что сила действует вдоль плеча, равного (h0 — 0.5у), дает возможность сравнительно легко и просто определить основные параметры, характерные для поперечного сечения, как будет показано в последующих формулах, логичным путем выведенных из M < Rbbу (h0 — 0.5у) и M ?RsAs (h0 — 0,5у). Однако это не единственная расчетная схема, ниже будет рассмотрен также альтернативный расчет по отношению к центру тяжести приведенного сечения, но, в отличие от балок из дерева и металла, расчет железобетона по предельным растягивающим или сжимающим напряжениям, локализованным в нормальном (поперечном) сечении балки, довольно сложен. Сам по себе железобетон как материал сложный, обладающий неоднородной структурой, и даже это еще не все сложности. Данные, полученные в результате многочисленных экспериментов, показали, что такие параметры, как предел текучести, модуль упругости, предел прочности и другие, обладают весьма значительным разбросом.

К примеру, в ходе определения такого параметра бетона, как предел прочности на сжатие, оказалось, что результаты различались между собой, даже когда бетон был представлен образцами одного замеса. Единственное объяснение этому факту заключается в том, что прочность бетона зависит от большого количества факторов: активности цемента, качества (учитывая и степень загрязнения), крупности, способа уплотнения и других технологических факторов. Принимая все вышесказанное во внимание, необходимо понимать, что предел прочности железобетона, будучи результатом случайных факторов, тоже по своей природе будет обладать определенной случайностью.

Ситуация с другими стройматериалами: древесиной, кирпичной кладкой или полимерными композитными материалами – будет аналогичной. Даже в случае таких, казалось бы, классических материалов, как алюминиевые сплавы или сталь, есть хорошо заметный разброс для различных прочностных параметров. Для того чтобы описать такие случайные величины, используют разнообразные вероятностные характеристики, определяемые в результате проведения статистического анализа данных многочисленных опытов. Самые простые из них – это коэффициент вариации, который еще называют коэффициентом изменчивости и математическое ожидание. Коэффициент вариации – это результат от деления среднеквадратического разброса на математическое ожидание случайной величины. Согласно нормам проектирования конструкций из железобетона, коэффициент вариации учитывается при расчете коэффициента надежности для бетона. В связи с этим сложно найти идеальную схему расчета для железобетона, но тем не менее вернемся к дальнейшим расчетам.

Высота сжатой зоны для бетона при условии отсутствия в ней арматуры определяется согласно следующей формуле:

Чтобы определить сечение арматуры, предварительно определяем коэффициент am:

Если выполняется условие аm < aR , то в сжатой зоне нет необходимости использовать арматуру, значение аR можно определить, используя значения из приведенной выше таблицы.

При условии, что в сжатой зоне нет арматуры, ее сечение определяется исходя из следующей формулы:

Альтернативный пример расчета железобетонной конструкции

Выполняя расчет железобетонных плит и других конструкций, могут оказаться полезными такие предпосылки:

Для упрощения расчетов момент сопротивления арматуры по отношению к своему же центру тяжести, ввиду своей незначительности по сравнению с таким же моментом сопротивления, но взятым относительно общего центра масс. Тем не менее, попробуем учесть его в наших расчетах. Итого, формула для расчетов будет выглядеть следующим образом:

Wp = Wa + Fa. (h0-y) = MRa

Когда производился расчет по предельным напряжениям для прямоугольного сечения, расчетное сопротивление делилось на 2, однако, если учесть максимально близкое расположение арматуры к нижней части сечения, в делении на 2 нет необходимости, так как только одна единица арматуры работает на растяжение и, учитывая относительно большое расстояние между центром сечения арматуры и центром тяжести самого сечения, все возникающие в арматуре нормальные напряжения, растягивающие арматуру, можно рассмотреть как равномерно распределяющиеся.

К примеру, используемый класс арматуры – А400 и ее расчетное сопротивление напряжению – Rр , все чаще обозначаемое как Rs= 0.36 кг/ м2. Тем не менее будем придерживаться обозначения Ra – для ясности, что относится оно к арматуре.

WрRа = М / 2

Исходя из этого:

Wa + Fa. (h0-y) = М /2Rа

Fa = М /(2Rа(h0 -y)) – Wa /(h0 – y)

Если при необходимости изменить значения исходных параметров для арматуры, сохраняя при этом основные параметры, изменится размещение центра тяжести данного сечения. По мере увеличения диаметра арматуры соответственно изменится площадь ее поперечного сечения, а центр тяжести будет смещаться ниже, в результате чего высота сжатой зоны бетона уменьшится. Увеличивая класс арматуры и тем самым смещая центр тяжести ее сечения ниже, мы увеличиваем высоту сжатой зоны бетона. И напротив, уменьшая класс арматуры, мы сместим центр тяжести сечения выше, и, соответственно, уменьшится высота сжатой зоны бетона. В случае если по каким-то конструктивным соображениям поперечное сечение арматуры гораздо больше требуемого (на 1/3 и больше), то необходимо повторно выполнить расчет для сечения. Возможно, нужно будет уменьшить класс бетона. Наоборот, уменьшая необходимую площадь сечения для арматуры, необходимым средством будет увеличение класса бетона, притом что остальные параметры останутся без изменений.

o-cemente.info

Защитный слой бетона: функции и основные показатели

Защитный слой бетона – это прослойка раствора от поверхности сооружения до металлического каркаса. Большое значение для бетонных сооружений имеет их защитный слой, который способствует увеличению продолжительности срока службы зданий и сооружений. Чтобы обеспечить надежную защиту постройкам из бетона, действуют согласно строительным нормам и правилам, а также руководствуются инструкцией по их изготовлению. В противном случае бетонной конструкции грозит разрушение.

Какие функции выполняет?

Защитный слой бетона нужен для оберегания находящегося в его составе металла в результате влияния окружающей среды. Также используют защитный слой бетона для выполнения таких функций:

• сохранения и увеличения огнеупорности сооружений из бетона с добавлением железной арматуры;
• оснащения фиксации арматурного каркаса в бетонном растворе;
• оберегания металла от воздействия: влажности, нагрева, оттаивания снежных масс, а так же различных агрессивных факторов внешней среды;
• обеспечения объединенной работы бетона с каркасом из арматуры.

Вернуться к оглавлению

Что влияет на толщину защитного слоя?

Прибор для определения толщины бетона до арматуры.

Защитный слой бетона для арматуры зависит от толщины пласта раствора. При тонком защитном слое металл больше подвергается проникновению влаги и порче, а в дальнейшем — разрушению всей постройки. Толстый защитный слой бетона значительно увеличивает затраты на строительство. Таким образом, важно правильно выявить нужное значение, на которое влияют такие факторы:

• Вид постройки. Это может быть основа для бассейна, фундамент, плита, балка.
• Предназначение арматуры в сооружении. Которое бывает конструктивное или рабочее, поперечное или продольное.
• Размер сечения арматуры.
• Нагрузка на арматуру. Она бывает напряженная и ненапряженная.
• Внешняя среда. Включает в себя: открытый воздух или помещение, контакт с поверхностью земли, повышенная влажность.

Таким образом, определяют требования к защитному пласту, который в свою очередь, должен:

• оберегать бетонную поверхность от возникновения коррозии;
• способствовать взаимосвязи бетона с металлом;
• ограничивать негативные вмешательства окружающей среды.

Вернуться к оглавлению

Выбор толщины слоя

Выбирается толщина предохранительного пласта бетона, исходя из строительных требований и правил, благодаря которым возможно определение требуемых значений в различных ситуациях. Таким образом, при возведении монолитных железобетонных построек используется толщина слоя на пять миллиметров меньше толщины сечения арматуры при условии применения тяжелого материала с мелкозернистыми гранулами.

Толщина слоя зависит и от толщины арматуры.

При использовании арматуры с сечением от 4 до 18 мм соответствует толщина предохранительного пласта бетона от 10 до 25 мм. Применяются для крепежа арматуры фиксаторы «стульчик». В состав «стульчика» входят добавки, которые обеспечивают устойчивость к термическому воздействию. «Стульчик» не деформируется под арматурой в результате воздействия высоких температурных режимов, не трескается и не сыпется при низких температурах. Применение «стульчика» в строительстве монолитных конструкций позволит удержать правильное расположение арматурного каркаса внутри железобетона. Используя фиксатор «стульчик», гарантируется прочность и надежность сооружаемых зданий. При надобности создания предохранительного пласта толщиной от 30 до 50 мм, применяют «стульчик» большего размера. «Стульчик» для арматуры выпускается с шагом размером 5 мм.

Вернуться к оглавлению

Основные показатели

Показатели сооружений, используемые в промышленности, определяют минимальный пласт защиты в таких числовых показателях:

• в сборных фундаментах показатель соответствует тридцати миллиметрам;
• для плоских и рельефных плит, стен и панелей – двадцать миллиметров;
• в сборных фундаментах с применением бетонной подготовки – тридцать пять миллиметров;
• в фундаментах без подготовки из бетона – семьдесят миллиметров;
• в балках фундамента – тридцать миллиметров;
• в колоннах – двадцать миллиметров.

Вернуться к оглавлению

Арматура ненапрягаемая

Схема напрягаемого и ненапрягаемого продольного армирования балок.

При использовании защитных слоев в бетоне с ненапрягаемой арматурой, слой должен быть не меньше диаметра сечения стержня. Также плита толщиной десять сантиметров должна соответствовать слою в один сантиметр. Балки, высота которых достигает 25 сантиметров, должны обладать защитным слоем в два сантиметра. В строительстве фундаментов слой защиты составляет три сантиметра. При работе с бетоном, в состав которого входит стальной каркас, толщиной больше десяти сантиметров применяют пласт защиты пятнадцать миллиметров.

Вернуться к оглавлению

Арматура напрягаемая

В постройках из железобетона с наличием осевой напрягаемой арматуры в месте, где происходит нагрузка на бетонный раствор, предохранительный пласт должен быть не меньше 2 диаметров сечения арматуры. В некоторых случаях защитный пласт достигает трех диаметров. Однако диаметр сечения арматуры не должен быть меньше 0, 2 см.

В момент напряжения осевой арматуры на бетон в каналах нужно соблюдать расстояние между ними, но оно не должно быть меньше 20 мм.

Вернуться к оглавлению

В конструкциях промышленного назначения

В конструкциях промышленного назначения применяют предохранительный пласт толщиной:

• два сантиметра в плитах с плоской или ребристой поверхностью, стенах;
• два сантиметра при строительстве бетонных основ или фундаментных балок;
• двадцать пять миллиметров в фермах, колоннах, балках;
• два сантиметра при возведении построек под землей.

Чтобы обеспечить защитным пластом торец арматурной палки, применяют толщину слоя в 1 см для девятиметрового сооружения, 1,5 см для 12 метровой и 2 см для железобетонных построек, длина которых превышает двенадцать метров.

Вернуться к оглавлению

При негативных условиях окружающей среды

При неблагоприятных факторах внешней среды толщина защитного слоя бетона может отличаться:

• в случае наличия подготовки из смеси цемента с водой основы зданий и сооружений – не меньше 4 см;
• при постоянном соприкосновении сооружения с поверхностью земли – 7,5 см;
• при соприкосновении построек, в состав которых входит арматурный каркас, с поверхностью земли под действием неблагоприятных явлений природы – 5 см;
• если планируется эксплуатация зданий и сооружений на открытом воздухе – 3 см и больше;
• в железобетонных постройках присутствует влажность – 2,5 см.

Вернуться к оглавлению

Реконструкция защитного слоя

Под действием большого давления раствор вылетает из установки, уплотняя наносимый слой.

Толщина защитного слоя бетона с течением времени приобретает неудовлетворительное состояние и требует реконструкции. Воссоздание защитного пласта выполняют двумя способами:

• частичный ремонт, включающий латание трещин, сколов и т.д.;
• полная реконструкция верхнего яруса.

Ремонт по заделыванию трещин не занимает много времени и сил, для этого требуется только привести в порядок место повреждения, очистить его и нанести грунтовый раствор. После подготовительных работ приступают к латанию поврежденного места в железобетонных конструкциях.

Выполняя работы по полной замене поверхности защитного пласта, придерживаются определенных правил и требований. Полная реконструкция требуется, если:

• произошло разрушение металлов в следствие физико-химический взаимодействий с окружающей седой;
• произошло снижение свойств материала;
• случилось отслаивание предохранительного пласта.

Выполняя замену старого пласта на новый, придерживаются следующей инструкции:

• начинают работу по замене защитного пласта с определения его толщины с помощью специального приспособления, которые позволит измерить предохранительный пласт, состоящий из смеси цемента с водой;
• после чего нужно с особой аккуратностью снять непригодный к использованию пласт до места, где крепится стальной каркас;
• если существует надобность, то провести очищение поверхности металла от ржавчины в железобетонных конструкциях;
• после чего провести чистку от возможной грязи и пыли;
• по окончании подготовительно-очистительных работ приступают к нанесению бетонного раствора.

Укладывают смесь слоями под давлением сжатого воздуха или, как еще называют этот процесс укладки – механическим нанесением бетона. Такой способ обеспечит плотное прилегание частиц и взаимодействие бетона с поверхностью сооружений. Укладывают раствор толщиной не меньше трех сантиметров. Возможно нанесение нового пласта на старый, когда поверхность железобетонных построек имеет сильные повреждения и не поддается частичному ремонту. В случаях с надобностью в обработке механическим способом сооружений из железобетона, применяют агрегат с алмазными насадками.

При необходимости устанавливают фиксаторы для стального каркаса:

• «звездочка»;
• универсальные «треугольник»;
• круглые «колесико»;
• «стульчик»;
• универсальные «стойка»;
• «нагель»;
• «конус» .

Вернуться к оглавлению

Выводы

Большое значение имеет защитный пласт для железобетонного и бетонного сооружения с арматурой. Он выполняет множество функций и продлевает эксплуатационный период построек. Таким образом, выполняя работы по укладке бетона, нужно досконально изучить местность и окружающую среду, в которой планируется постройка железобетонного сооружения, и выбрать толщину предохранительного пласта.

Также важно соблюдать соответствующие нормы и требования, а в процессе постройки — придерживаться инструкций и рекомендаций опытных строителей.

kladembeton.ru

Защитный слой бетона для арматуры СНИП и его особенности

Защитный слой над арматурой в бетоне представляет собой слой бетона, измеряемый от наружной поверхности армирования до наружной поверхности бетонной конструкции.

СодержаниеСвернуть

От чего зависит толщина слоя бетона?

Назначение защитного слоя:

• Закрепление армирования в толще конструкции;
• Обеспечение совместного нагружения армирования и бетона;
• Эффективная защита армирования от внешнего воздействия: атмосферной, химической или другой коррозии, повышенной влажности, мороза и других вредных факторов.

При этом если толщина слоя будет недостаточной, то материал армирования начнет разрушаться, а если толщина будет выше установленной оптимальной нормы, возрастет стоимость строительства. При этом толщина тела слоя для различных случаев оговорена нормативным документом СНиП 52-01-2003 и зависит от следующих основных факторов:

• Вида арматуры;
• Механической нагрузки и характера механической нагрузки: продольная, поперечная, конструктивная, напряженная и ненапряженная;
• Вида ЖБИ;
• Мощности сечения элементов ЖБИ;
• Условий эксплуатации.

Защитный слой бетона для арматуры соответствующий СНИП 52-01-2003

• Продольная ненапряженная арматура, в том числе арматура напряженная упорами должна иметь защитный слой строительного материала толщиной не менее диаметра стержня, проволоки или каната. При этом если стенка плиты имеет толщину менее 100 мм, минимальный слой строительного материала должен составлять 10 мм; При толщине стенки плиты более 100 мм и для балок сечением до 250 мм, толщина слоя – 15 мм. Для балок сечением более 250 мм – оптимальная мощность слоя бетона 20 мм, для фундаментов – не менее 10 мм;
• Продольное напрягаемое армирование должно иметь защитное тело бетона минимум 2 или 3 диаметра элементов армирования, в зависимости от его месторасположения и вида нагружения. При этом минимальный слой для стержня – 40 мм, для каната – 20 мм;
• В случае если напрягаемое армирование натягивается на бетон и находится в каналах, слой материала до ближнего канала принимается «не менее 0,5 диаметра отверстия» либо от 20 мм и больше. При пучке металлических стрежней диаметром более 32 мм, толщина тела слоя – «не менее 32»;
• Продольное напрягаемое армирование в различных ЖБИ должно иметь защитное тело бетона: плоские и ребристые плиты, стены и стеновые панели – 20 мм; балки, фермы и колонны – 25 мм; фундаменты и фундаментные блоки – 30 мм, подземные конструкции – 20 мм;
• Защита торцевой части армирования. Рекомендованный минимальный слой: 10 мм для ЖБИ длиной до 9 метров; 15 мм для ЖБИ длиной до 12 метров и 20 мм для ЖБИ длиной более 12 метров;
• Для хомутов и каркасных конструкций, армированных поперечными стержнями, при сечении меньше 250 мм – защитное покрытие материала не менее 10 мм, для сечений больше 250 мм – 15 мм;

Рекомендуемый защитный слой армирования для различных условий эксплуатации

• При проведении бетонной подготовки фундаментов – 40 мм;
• При контакте бетона с грунтом – 75 мм;
• При контакте с грунтом под параллельным негативным воздействием погодных факторов: для арматуры диаметром от 15 до 40 мм – слой бетона 52 мм, для арматуры диаметром от 10 до 18 мм – слой бетона минимум 25 мм;
• При эксплуатации конструкций в условиях постоянной повышенной влажности – защита должна составлять минимум 25 мм.

Для справки. Неразрушающий Контроль толщин защитного «тела» бетона осуществляется специальными измерительными средствами, работающими по принципу магнитного метода.

salecement.ru

Ультразвуковой толщиномер бетона

Контроль толщины конструкций из бе­тона и железобетона достаточно нужная и часто встречающаяся на практике за­дача. Примеров здесь можно привести множество. Толщина покрытия взлетно-посадочной полосы существенно влияет на ее прочность и долговечность. При строительстве используют бетон высокого качества, который могут уложить в меньшем количестве в нарушение про­ектной документации. Такая же ситуация встречается и при строительстве других монолитных сооружений. Очевидно, что контроль толщины в таких случаях — весь­ ма актуален для предприятия-заказчика.

Канализационный коллектор, как известно, подвержен разрушению агрессивными стоками. В местах наиболее интенсивного разрушения, например пол помещения над коллектором, осо­бенно при значительной внешней нагрузке очень важно периодически измерять его остаточную толщину.

Еще пример — гидротехническое сооружение, построенное много лет назад. Документация утеряна. Требуется замонолитить несколько ан­керов в стену водовода. Насколько можно углу­ биться в стену, чтобы не пройти ее насквозь? Для этого нужно знать толщину стены. Подобные ситуации возникают часто и при реконструкции других сооружений, когда нет возможности оп­ределить толщину стены или перекрытия по стро­ительным чертежам. Несколько лет назад авто­рам этой статьи пришлось на практике столк­нуться с задачей определения толщины фун­дамента, на котором был ранее установлен, а затем демонтирован большой металлорежущий станок. На этот фундамент при реконструкции цеха предприятия нужно было установить но­вый мощный станок, для которого требовалась определенная толщина бетонного основания. И нужно было оценить, необходимо ли наращивать толщину фундамента и если да, то насколько.

Эти примеры показывают, что задача из­ мерения толщины бетона — важная и ответст­венная. Ее конкретные выражения очень раз­нообразны. Диапазон измеряемых толщин от нескольких сантиметров до нескольких метров. И решение этой задачи во всем диапазоне воз­можно, по-видимому, исключительно с помощью ультразвука.

В отличие от контроля металлов и дру­гих мелкоструктурных материалов с отно­сительно небольшим затуханием ультра­звука контроль бетона возможен лишь на частотах не более 100 ж 150 кГц. Хотя известны попытки использования и более высоких частот. Одна из глав­ных причин этого — большое и быстро растущее с частотой затухание ультра­звука. В частности, на частоте 150 кГц оно в типичном строительном бетоне марки 400 может достигать величины 100 дБ/м.

Следствием композитной структуры бетона и тем более железобетона, где зерна крупного заполнителя и силовая арматура соизмеримы с длиной волны ультразвуковых колебаний, является ин­тенсивный шум структурной ревербера­ции. Он превалирует над всеми состав­ляющими помех при контроле бетонных конструкций методами отражения.

Другой особенностью бетона как ОК является существенная (до 20 мм) неров­ность поверхности, с которой требуется выполнять контроль. Это в значительной степени ограничивает возможность при­ менения типовых ультразвуковых преоб­разователей и жидкостей для обеспече­ния акустического контакта.

Еще одним фактором, усложняющим контроль, является неравномерное рас­пределение бетона в теле конструкции, наличие зон рыхлого бетона и даже полостей в местах густого армирования. Вследствие этого средняя скорость распространения ультразвуковых ко­лебаний в конструкции непостоянна по объему, и степенью этого непосто­янства определяются метрологические возможности любого метода контроля толщины конструкции. В зависимости от качества укладки бетона разброс скорости распространения продольных ультразвуковых волн в пределах одной монолитной конструкции может дости­гать 20 % и более.

Перечисленные особенности бетона потребовали разработки специализиро­ванных методов и средств ультразвуко­вой толщинометрии бетонных конструк­ций при одностороннем доступе.

Методы толщинометрии бетона

Условие одностороннего доступа к ОК ограничило круг методов, применимых для толщинометрии бетона методами отражения. Физическая суть их одина­кова — это излучение в ОК или возбуж­дение в нем ультразвуковых колебаний и прием рассеянных преимущественно в обратном направлении ультразвуковых волн, в параметрах которых содержится информация о толщине зондируемого материала. Различаются методы спосо­бами излучения зондирующих сигналов, способами приема ультразвуковых сиг­налов из ОК и способами обработки принятых сигналов.

Метод волны удара (МВУ) (в англоязыч­ной литературе «Impact-Echo Method») основан на излучении в ОК сигналов, называемых ударными, то есть близких по форме к видеоимпульсам с широким относительным спектром частот. Обычно в качестве излучателей исполь­зуют специальные механические (электромеханические) ударные устройства или молотки. Сигналы принимают широкополосными ультразвуковыми пре­образователями. Частотный диапазон колебаний при контроле бетона МВУ, как правило, ограничен только сверху характеристиками бетона. Нижняя гра­ница диапазона лежит в области слыши­мых частот. Направленность излучения и приема колебаний практически от­сутствует по причине малых волновых размеров излучателей и приемников ультразвуковых колебаний.

При известной скорости с распростра­нения продольных ультразвуковых волн в материале конструкции ее толщина d вычисляется по измеренной частоте f толщинного резонанса: d = c/2f.
Достоверно и с приемлемой для прак­тики точностью МВУ позволяет измерять толщину только таких ОК, форма кото­рых напоминает плиту, то есть когда толщина объекта как минимум в пять раз меньше двух других его размеров. При невыполнении этого условия спектр час­ тот принимаемых колебаний становится сложным, изрезанным, содержащим ре­зонансные пики, вызванные отражени­ями между разными ограничивающими ОК гранями. Анализ такого спектра час­ то приводит к ошибочным результатам.

Другая характерная область примене­ния МВУ — это контроль длины и дефект­ности забитых в грунт свай.

Резонансный метод измерения тол­щины отличается от МВУ тем, что в ОК с помощью специальных вибраторов или пьезопреобразователей создают вынужденные колебания с медленно нарастающей частотой и регистрируют частоты, при которых амплитуда коле­баний достигает максимума. Толщину конструкции вычисляют из приведенной ранее формулы по наибольшей найденной частоте толщинного резонанса.

Этот метод дает большую точность измерений в сравнении с МВУ, так как энергия колебаний сосредотачивается на резонансной частоте, а не распределена в широком диапазоне. Это способствует более высокому отношению сигнал/шум. Регистрация частоты резонансного пика выполняется с высокой точностью. Однако резонансному методу также присущ недостаток, который заключается в низкой достоверности измерений при соизмеримости габаритных раз­ меров ОК. На достоверность результата силь­но влияет состав, структура и дефекты бетона конструкции. Наличие внутренних полостей в сильно армированной плите может практически полностью разрушить резонансный пик.

Классический эхо-метод, широко применяемый при контроле металлов на частотах в единицы мегагерц, для толщинометрии бетона используется относительно редко по причине очень низкой направленности апертурных уль­тразвуковых преобразователей и труд­ностей создания акустического контак­та с бетоном. Поскольку длины волн ультразвука в бетоне на частотах порядка 100 кГц составляют несколько сантиметров, то для преобразователя с диаметром апертуры даже в две длины волны затруднительно создать приемле­мый акустический контакт с неровной поверхностью бетона через жидкость. Направленность же такого преобра­зователя будет существенно хуже, чем направленность ультразвуковых пре­образователей на частотах в единицы мегагерц, волновые размеры которых порядка 5 — 10 длин волн. В аппаратуре применяют исключительно импульсное излучение ультразвука с минимальной длительностью зондирующих импульсов с целью уменьшения мертвой зоны и повышения разрешающей способности по толщине.

Для создания направленного излучения и приема ультразвука при контроле бетона ис­ пользуют метод синтезированной апертуры, при котором излучение и прием ультразвуковых колебаний выполняют малыми в сравнении с длиной волны ультразвуковыми преобразова­телями, собранными в матричные антенные решетки. Зондирование ОК выполняют после­ довательно каждой парой элементов решетки (излучатель-приемник). Такой вид зондирования назван комбинационным. Размеры реше­ток выбирают в несколько раз больше длины волны ультразвука в бетоне. Для повышения отношения полезного сигнала к структурному шуму бетона используют сканирование решет­кой поверхности ОК. Принятые ультразвуковые колебания от каждой пары элементов решетки обрабатывают совместно в компьютере так, что результат обработки получается аналогич­ ным тому, если бы на поверхности ОК находился большой ультразвуковой преобразователь, фо­кусирующийся в нужную точку внутри объекта или на плоскость, расположенную на некоторой глубине.

Сравнительно недавно был разра­ботан еще один метод толщинометрии бетона и ему подобных материалов.Он назван авторами резонансно-муль­ типликативным. Метод можно рас­сматривать как разновидность резонанс­ного. В соответствии с ним излучающий и приемный ультразвуковой преобразователи несколько раз устанавливают в произвольные положения на поверх­ность ОК. В каждом из положений за­писывают частотные характеристики ОК. На этих характеристиках помимо ос­новных резонансных максимумов, соот­ветствующих габаритным размерам ОК, присутствуют и побочные резонансные пики, вызванные крупноразмерными неоднородностями бетона. Затем полу­ченные частотные характеристики пере­множают, в результате чего происходит подавление второстепенных резонанс­ных пиков и подчеркивание основного, по резонансной частоте которого и вы­числяют измеряемую толщину.

Аппаратура и ее применение

Рис. 1. Импакт-эхо толщиномеры компаний OLSON INSTRUMENTS, INC., США (вверху) и Germann Instruments А/S, Дания (внизу)

Несколько примеров измерения тол­щины бетонных изделий импакт-эхо ме­тодом. Использовалась лабораторная аппаратура. Измерения выполняли в ходе научных исследований по обнаружению различных моделей де­ фектов в бетоне.

Серийный выпуск приборов, реализу­ющих импакт-эхо метод, освоен несколь­ кими компаниями. Конструктивно эти приборы выполнены малогабаритными с автономным питани­ем. Их применяют не только для контроля толщины бетонных изделий, но и для по­ иска достаточно крупных дефектов в них. На рис. 1 показан общий вид толщиноме­ ров компаний OLSON INSTRUMENTS. INC (США) и Germann Instruments (Дания). Диапазон измеряемых толщин бетона первого прибора от 38 мм до 1,8 м. О погрешности измерений не сообщается. Погрешность измерений аналогичного прибора фирмы Germann Instruments по заявлению производителя составля­ет 3,2 %. К недостаткам импакт-эхо толщи­номеров можно отнести влияние на результат измерения человеческого фактора при ручном способе удара, за­висимость точности измерений от фор­мы ОК (метрологическая корректность обеспечивается только для объектов типа «плита»), существенное влияние на значение резонансной частоты наличия за донной поверхностью других сред, на­пример, грунта за фундаментной плитой. В России этот метод не получил заметно­го распространения для решения задачи толщинометрии бетонных ОК. Резонансно-мультипликативный тол­щиномер построен в виде лаборатор­ного аппаратно-программного комплек­ са для проведения акустических иссле­дований и измерения толщины бетонных изделий и конструкций. Его применение при контроле колонн и фундаментов зда­ний показало, что относительная погреш­ность измерений не превышает 3%.

Наибольшее распространение в прак­тике УЗК толщины бетонных конструк­ций получили приборы, основанные на эхо-импульсном методе, как в класси­ческом виде, так и в большей степени с применением метода синтезирован­ной апертуры.

Впервые эхо-импульсный метод был применен для измерения толщины бор­дюрного камня в шестидесятых годах прошлого века. Для этого были ис­ пользованы наклонные ультразвуковые преобразователи с преломляющими призмами, разнесенные на некоторое расстояние друг от друга. Углы ввода и приема ультразвуковых колебаний были подобраны по критерию максимальной амплитуды донного сигнала. Контактной жидкостью служила дезаэрированная вода. Погрешность измерений не хуже 3 % измеряемой толщины.

Приведенный пример нельзя в пол­ ной мере считать фактом практического применения аппаратуры для измерения толщины бетона. Это скорее успешный эксперимент, показавший потенциаль­ную возможность эхо-метода для реше­ния конкретной задачи.

Классическое применение эхо-мето­ да для измерения толщины бетонных конструкций, где пока­ зано, что, используя ультразвуковой совмещенный пьезопреобразователь с низким уровнем собственных ревербе­рационных помех, можно обнаруживать донные сигналы в бетонных изделиях с достаточным для измерений отношени­ем сигнал/помеха. Апертура этого пре­образователя имела диаметр около двух длин волн. На основе такого преобразо­вателя был создан макет толщиномера с графическим дисплеем, на котором кроме результата измерений отобража­лась осциллограмма принятого эхо-сиг­нала. Диапазон измерений составлял 50 — 500 мм. Погрешность измерений с учетом непостоянства скорости ультра­ звуковых колебаний в бетоне не превы­шала ±10%. Для калибровки прибора по скорости ультразвука в зоне контроля использовались продольные подповерх­ностные ультразвуковые волны, для излучения и приема которых в корпусе основного преобразователя были ус­тановлены две пары вспомогательных преобразователей с диаметрами апер­туры 10 мм. Этот прибор был, по мне­нию авторов, первым эхо-импульсным толщиномером для контроля бетона, рассчитанным на практическое исполь­зование в полевых условиях. До него за­ дача толщинометрии бетона находилась на стадии исследований.

Рис. 2. Ультразвуковой толщиномер-дефектоскоп для контроля бетона УТ201М

Для серийного производства макет толщиномера был существенно перера­ ботан, и на его базе создан промышлен­ный прибор УТ201М. Вместо прямо­ го совмещенного ультразвукового пре­образователя в нем была использована 8-элементная матричная (4 х 2) антенная решетка с апертурой 160 x 8 0 мм и ра­ бочей частотой 70 кГц. Алгоритм работы созданного толщиномера был основан на методе синтезированной апертуры с комбинационным зондированием. Его внешний вид представлен на рис. 2. В качестве контактных сред использова­ли воду, солидол или вязкий полиметил- силоксан, который обеспечивал наилучший акустический контакт.

Для измерения скорости продоль­ных ультразвуковых волн в конкретном месте ОК с прибором использовали дополнительное устройство поверхност­ного прозвучивания с двумя встроен­ ными в его корпус ультразвуковыми преобразователями с сухим точечным контактом (СТК) (рис. 2). Габаритные размеры электронного блока толщи­ номера 310 x280 x90 мм, масса 6 кг. Габаритные размеры антенной решетки 210 х 110 х 68 мм, масса 1,4 кг.

Наряду с возможностью измерений толщины в диапазоне 50 ч- 500 мм с пог­решностью не более +10 % УТ201М поз­волял наблюдать эхо-сигналы на экране в виде А-скана в недетектированном представлении и после преобразова­ния Гильберта, т. е. в виде зависимости от времени огибающей реализации при­нятых колебаний. Поэтому прибор мог выполнять функции эхо-импульсного дефектоскопа для бетонных и железобетонных конструкций. Пример изображения, полученного с экрана прибора УТ201М, представлен на рис 3, где виден донный сигнал при контроле блока из мелкоструктурного бетона толщиной 300 мм, а в нижней части экрана — огибающая этого сигнала. Однако практическое примене­ние этого прибора во многом ограничи­валось видом и состоянием ОК.

Рис 3. Изображение, полученное с экрана прибора УТ201М, при контроле мелкоструктурного бетонного образца толщиной 300мм.

Измерения конструкций из сборно­ го железобетона обычно не вызывали затруднений, за исключением случаев, когда внешние поверхности (дневная или донная) были либо механически, либо от времени разрушены. Под отслоившимся от эрозии поверхностным слоем бетона могла оказаться пористая и грубая по­ верхность. Акустический контакт антен­ ной решетки даже при использовании пластилина создать не удавалось. При неровностях донной поверхности до 5 мм амплитуда эхо-сигнала такая же, как от гладкой поверхности, полученной при использовании металлической опалубки. Но при большей разнице высот выступов и впадин донной поверхности, вызван­ ной разрушением, амплитуда снижается. Однозначного соответствия между амп­литудой сигнала и шероховатостью дон­ ной поверхности нет, так как с увеличе­ нием шероховатости отраженный сигнал теряет верхние частоты своего спектра и период колебаний в эхо-сигнале увеличи­вается. Амплитуда же при этом меняется слабо. При неровностях более 15 мм ам­плитуда становится заметно меньше.

Контроль толщины монолитных конст­рукций кроме состояния их внешних поверхностей всегда осложнен неизвестной внутренней структурой бетона. Поэтому поведение донного сигнала внутри непредсказуемо. При сдвиге ан­тенной решетки всего на 50 — 100 мм от места с хорошо видимым на экране донным сигналом можно было получить полное его отсутствие. Для получения хоть каких-то результатов приходилось набирать некоторую статистику: если некий сигнал при сканировании поверхности конструкции чаще всего появлял­ ся в одном и том же месте, то его, скорее всего, можно было считать донным и по нему проводить отсчет толщины. Вообще эти измерения требовали большого уме­ния и опыта от оператора.

Рис. 4. Внешний вид ультразвукового низкочас­тотного дефектоскопа А1220 для контроля бетон­ных конструкций

Трудности создания акустического контакта антенной решетки прибора с грубой поверхностью бетона были пре­одолены, когда удалось разработать низкочастотные ультразвуковые преобра­зователи с СТК, относительной полосой пропускания порядка 100% и низким уровнем собственного реверберационного шума. Исследования струк­турного шума бетона, а также влияния помех от поверхностных волн на обна­ружение полезных сигналов показали, что при контроле бетона эхо-методом с применением преобразователей с СТК выгоднее использовать поперечные уль­тразвуковые волны. Отношение сигнал/шум оказывается в среднем на 10 дБ выше, чем при использовании продоль­ных волн. Основываясь на этих исследованиях, был разработан ультразвуковой эхо-импульсный дефектоскоп А1220, показанный на рис 4, который предназначался также и для измерений толщины бетонных конструкций.

А1220 состоял из электронного блока с графическим дисплеем и антенной решетки из 24 ультразвуковых преобразователей поперечных волн с СТК. Половина элементов решетки использовалась в качестве излучате­лей ультразвуковых импульсов, другая половина — в качестве приемников. Габаритные размеры электронного блока 234x98x33 мм, масса 0,8 кг. Габаритные размеры антенной решетки 145x90x75 мм, масса 0,76 кг.

Диапазон измерений толщины для тя­желых бетонов (в частности, марки 400) 50 ж 600 мм. Однако донные сигналы в высокопрочных бетонах можно было наблюдать на экране при толщинах до 1,5 м. Погрешность измерений толщины этого прибора, как и других эхо-импульсных приборов для контроля бетона, га­ рантировалась в пределах ± 10 %. В эту погрешность входит и средний разброс скоростей ультразвука в объеме бетона. Подробнее о характеристиках и резуль­татах применения дефектоскопа А1220.

Рис. 5. Внешний вид дефектоскопа А1220 «Монолит»

Серийный выпуск А1220 был начат в 1998 г. Прибор не имел аналогов в ми­ ровой практике и позволял не только проводить измерения толщины конст­рукций, но и решать разные дефекто­скопические задачи. Кроме поста­вок в страны ближнего зарубежья он оказался востребованным и в странах Западной Европы.

С 2004 г. начат серийный выпуск де­ фектоскопа А1220 «Монолит». По срав­нению с предшественником он конструктивно, программно и в части элек­тронного построения существенно мо­дернизирован. В частности, появиласьвозможность наблюдения эхо-сигналов внутри регулируемого строба и изме­рение времени запаздывания сигнала с дискретностью 0,1 мкс по моменту превышения сигналом любого устанав­ливаемого порога, как положительного, так и отрицательного. Это позволяет с повышенной точностью измерять глу­бину расположения границы раздела бетона и материала с любым волновым сопротивлением, как большим, так и меньшим, чем у бетона, различая знак этой разницы. Введена возможность на­ копления до 32 реализаций сигнала при повторных зондированиях, что на 15 дБ повысило чувствительность прибора при работе методами прохождения. Максимальная глубина отражателя, от которого эхо-сигнал поперечной волны отображается на экране, доведена до 2 м. А1220 «Монолит» получил также развитую систему настроек парамет­ ров прибора, аналогичную настройкам высокочастотных дефектоскопов обще­ го применения.

Габаритные размеры электронного блока и антенной решетки изменились мало, масса электронного блока уменьшена до 0,65кг. Внешний вид дефектоскопа А1220 «Монолит» приведен на рис 5. Диапазон измерений толщины и погрешность остались прежними, как у А1220, так как эти характеристики в значительной степени определяются материалом контролируемой конструкции.

Рис. 6. Донный эхо-сигнал на экране А1220 «Мо­ нолит» при контроле бетонной плиты толщиной 400 мм

На рис 6 показано изображение реализации принятых колебаний с экрана А1220 «Монолит» при контроле плиты из бетона с наибольшей крупностью заполнителя 20 мм и толщиной 400 мм. Донный сигнал находится на отметке 400 мм горизонтальной шкалы. На удво­ енной глубине можно различить второй донный сигнал в плите. Курсор ручного измерителя глубины установлен на зна­ чение 916,6 мм.

Часто при измерениях толщины дон­ный сигнал (при А-скане) недостаточно хорошо различим на фоне структурного шума. В этих случаях операторы обыч­но пользуются режимом сканирования «Лента», при котором антенную решетку переставляют по поверхности ОК вдоль прямой с шагом порядка 2 0 — 4 0 мм.
При этом на экране отображается В-скан эхо-сигналов в координатах «рас­стояние по поверхности ОК от начальной точки — глубина». В этом случае донный сигнал проявляется в виде горизон­тальной полосы на некоторой глубине. И измерение толщины уже не составля­ет трудности. Более того, можно даже оценить изменение толщины конструк­ции вдоль линии сканирования, а так­же обнаружить небольшие отражатели в ОК по появлению их образов в виде темных пятен на глубине меньшей, чем толщина конструкции. На рис. 7 показа­но изображение с экрана дефектоскопа в режиме «Лента», полученное при сканировании бетонной плиты толщиной 400 мм. На этом изображении вверху — А-скан с горизонтальной (глубинной) шкалой в миллиметрах, внизу — В-скан, где по вертикали отложены глубины в метрах. Черная горизонтальная поло­са на В-скане — образ донной поверхности плиты.

Заключение


Рис. 7. Изображение с экрана А1220 «Монолит» в режиме «Лента», полученное при сканировании бетонной плиты толщиной 400 мм

Измерения толщины металлических изделий на частотах в единицы мегагерц обычно происходят при отношени­ях сигнал/шум много больших единицы. Обнаружение донного сигнала, измере­ ние его времени запаздывания и ин­ дикация результата в цифровом виде выполняются автоматически.

При контроле бетона картина совер­шенно другая. Низкие отношения сигнал/шум, близкие к единице, пропадание дон­ного сигнала из-за плохой отражающей способности донной поверхности или внутренних нарушений сплошности бето­на, затеняющих донный сигнал, а также густое армирование, создающее повы­шенный структурный шум, не позволяют проводить измерения по одиночной реализации принятых колебаний от одного положения антенной решетки. Поэтому приходится использовать сканирование антенной решеткой ОК с построением В-скана. Этот режим уже чисто дефек­ тоскопический, так как в большинстве случаев только в нем и можно обнару­жить внутренние дефекты бетона.

Поэтому задача толщинометрии бе­тонных и железобетонных конструкций в силу весьма неблагоприятных для УЗК свойств бетона почти не отличается от задачи дефектоскопии таких конструкций при одностороннем доступе. Поэтому и приборы только с автоматическим циф­ровым отсчетом толщины без отображе­ния хотя бы А-скана принятых сигналов не имеют никаких преимуществ перед приборами, основанными на импакт-эхо методе, и производить их нет смысла.

Таким образом, толщиномеры для кон­троля бетонных конструкций — это од­ новременно и дефектоскопы, причем с особо выраженными дефектоскопичес­кими функциями приближающими их по возможностям к еще более можным приборам-томографам, которые в свою очередь, с еще лучшей достоверностью позволяют измерять толщину железобетонного массива. Что касается погрешности измерений, которая весьма тесно связана с достоверностью или даже вообще возможностью получения результата, то подробно рассмотреть ее зависимость от всех сопутствующих контролю бетона причин в этой статье невозможно. Она зависит не только от метода толщинометрии и свойств ОК, но даже и от способа получения информативного параметра (времени запаздывания сигнала) при использовании какого-то одного метода измерений, в частности, эхо-метода, то есть зависит от методики контроля. Метрологическим аспектам толщинометрии бетонных конструкций целесообразно посвятить отдельную развернутую статью.

Также читайте:

Оконная фурнитура | Двери межкомнатные | Деревянные окна | Фурнитура для межкомнатных дверей

Похожее

vectornk.ru

Железобетонные опоры ЛЭП: классификация и установка

Современный мир уже не представляет своего существования без использования электричества. Железобетонные столбы повсеместно используются для освещения. Широкое применение опор лэп из железобетона обуславливается сравнительной дешевизной таких конструкций. Даже высокие затраты на транспортировку столбов не способствуют снижению высокого спроса на бетонные опоры лэп. Они применяются для монтажных работ линий электропередач любого напряжения. При этом опора, изготовленная из высококачественных строительных материалов, может использоваться в течение длительного периода (около пятидесяти лет).

Назначение

Без применения железобетонных столбов не обходится строительство линий электропередач. Они устанавливаются в регионах, где температура снижается максимум до -55 градусов Цельсия. Главным элементом, используемым в таких опорах, является центрифугированные бетонные стойки.

Вернуться к оглавлению

Достоинства и недостатки

К достоинствам, свойственным бетонной опоре линий электропередач, относят дешевизну изделий, высокую степень их унификации, высокую стойкость к образованию коррозии при воздействии негативных факторов окружающей среды. Кроме того, железобетонный столб имеет высокие эксплуатационные характеристики.

Говоря о недостатках изделий из железобетона, специалисты указывают на трудности, которые возникают при перевозке, строительстве, демонтаже либо замене железобетонных стоек. При этом утилизация столбов линий электропередач требует немалых финансовых затрат. Кроме того, работники электросетевых организаций с опаской занимаются монтажом на линиях электропередач, поскольку возможен срыв электромонтеров с опорных конструкций.

Вернуться к оглавлению

Особенности установки

Специалисты начинают установку столбов линий электропередач с выкладывания деталей изделий вдоль дорожных покрытий, а затем собирают их. Собранные бетонные конструкции поднимают краном и переходят к установке в котлован цилиндрической формы.

Работники заполняют пустоты в котловане при помощи смеси из песка и гравия. Все размеры должны быть указаны в проекте. Чтобы дополнительно закрепить опору в почве, стойки необходимо зафиксировать ригелями, а также поместить их на поверхность специальных плит. Оттяжки крепятся в грунте на определенном расстоянии от столбов, которое измеряется заранее. Также следует установить плиты либо другие конструкции согласно проекту.

Вернуться к оглавлению

Классификация

По назначению

1. Анкерная опоры — слева и анкерная опора с линейным разъединителем — справа.

   Анкерные. Такие опоры линий электропередач помогают сбалансировать вес электропроводов, закрепленных в смежных специальных пролетах и т. д.

2. Угловые. Позволяют компенсировать нагрузки проводов. Столбы устанавливают на поворотах трасс воздушных линий.
3. Концевые. Используются для компенсации одностороннего веса проводов в самом конце трасс и линий электропередач.
4. Переходные. Применяются для выполнения перехода воздушных линий через различные конструкции и преграды.
5. Транспозиционные. Помогают сменить положения тросов и электропроводов на железобетонных стойках.
6. Ответвительные. Такие столбы необходимы для создания ответвлений.
7. Перекрестные. Используются при пересечении воздушных линий.

Вернуться к оглавлению

По конструкции

• свободностоящие портальные со связями;
• портальные со специальными оттяжками;
• свободностоящие;
• конструкции со специальными оттяжками и стойками.

Вернуться к оглавлению

По закреплению

• железобетонные конструкции с оттяжками;
• опоры свободностоящие.

По количеству цепей опоры бывают одно-, двух- и многоцепными.

Вернуться к оглавлению

Маркировка и примеры

Опоры из железобетона маркируются таким образом:

1. По первым буквам можно определить предназначение опоры: «П» означает «промежуточная». Буквы «У» и «П» используются для обозначения угловых и промежуточных конструкций, «У» и «А» — угловых и анкерных, «УОА» — угловых ответвительных анкерных, «А» — концевых анкерных. Символы «О» и «А» указывают на то, что перед вами ответвительная опора.
2. Цифры, отмеченные на конструкциях, показывают, для какой именно линии электропередач, они предназначены. Например, цифрой «10» обозначают десять кВ ЛЭП.
3. Еще одна цифра используется для определения типоразмера железобетонного изделия. Так, «1» указывает на то, что размеры столба составляют десять с половиной метров. Отметка «2» означает, что конструкция создана на основании столба из железобетона СВ-110.

Вернуться к оглавлению

Заключение

Системы передачи и распределения электрической энергии охватывают города, села и другие объекты, которые расположены на отдельных территориях. Кроме транспортировки электрической энергии на разные расстояния, опоры из железобетона эффективно применяются при передаче электричества с подстанций непосредственно к потребителям в городах и селах, а также для организации освещения улиц и дорожных покрытий.

kladembeton.ru

---

• 
  Сплитерный блок
• 
  Плита ребристая фундамент
• 
  Тактильная плитка что это
• 
  На газоне плитка
• 
  Клей для плитки бетонной
• 
  Гараж из железобетонных плит
• 
  Дом из плит полистиролбетона
• 
  Плитка для слепых на улице
• 
  Для чего нужна тактильная плитка
• 
  Плита дорожная железобетонная
• 
  Железобетонные дорожные плиты