РАСЧЕТ ОПАЛУБКИ MULTIFLEX

Расчет балочных опалубок идет в той же последо­вательности, как элементы опалубки воспринимают или передают давление бетона.

Схема раскладки элементов балочной опалубки перекрытий приведене на рис. 2.39.

Методика расчета опалубки перекрытия

Расчет ведется по двум направлениям:

— расчет на прочность с учетом всех составляющих нагрузок;

— расчет на деформации в конечной стадии с уче­том только постоянных нагрузок.

Для этого в первую очередь необходимо собрать нагрузки. По действующему DIN 4421 как нагрузки при расчете перекрытий учитываются:

— постоянная нагрузка от арматуры и бетонной смеси: b = 26 d кН/м2, где 26 — коэффициент средней плотности для нормальных условий (средняя плот­ность свежей бетонной смеси 25 кН/м3, примерно 100 кг арматуры на 1 м3 бетона); d — толщина пере­крытия, м;

— собственный вес опалубки: g = 0,4 кН/м2 по DIN 4421.

Могут быть уточнения в зависимости от использо­ванных материалов и конструкций: g = 0,15 кН/м2 — если рассчитывается только фанера; g = 0,30 кН/м2 — для расчета балок и стоек при шаге поперечных балок не менее 50 см. Толщины плит более 1,20 м, как прави­ло, требуют либо отдельного расчета, либо принимает­ся в первом приближении значение 0,6 кН/м2;

— временная нагрузка, учитывающая неравномер­ную укладку бетонной смеси, уплотнение бетонной смеси, нахождение на опалубке персонала и инстру­мента:

Р = 0,2 b кН/м2 по DIN 4421, где Ь — постоянная на­грузка от бетона и арматуры (см. выше). При этом ог­раничиваются значения временной нагрузки: 1,5 кН/м2 < р < 5 кН/м2 — в рабочей зоне 3×3 м; р = 0,75 кН/м2 — вне этой рабочей зоны.

Конкретные условия производства работ могут вно­сить коррективы, например применение тяжелых виб­рореек. С другой стороны, для большинства схем опа­лубки пролеты поперечных балок незначительно пре­вышают 3,00 м, что дает возможность упростить схему нагрузок и далее считать с постоянным значением вре­менной нагрузки (как в рабочей зоне).

Пример

Перекрытие жилого дома толщиной 20 см, лист фанеры PERI Birch длиной 2,50 м.

B = 26 • 0,2 = 5,2 кН/м2.

Принимается предварительно шаг поперечных ба­лок равным 30% листа, что равно 62,5 см. Тогда:

G = 0,3 кН/м2.

Временная нагрузка составляет:

Р = 0,2-5,2= 1,04 кН/м2.

При проверке краевых условий необходимо за­менить это значение на минимальное значение: р= 1,5 кН/м2.

РАСЧЕТ ОПАЛУБКИ MULTIFLEX

Рис. 2.39. Схема раскладки элементов балочной опалубки перекрытий: а — шаг поперечных балок; Ь — шаг продольных балок; Ь, — расчетный шаг рядовых балок; Ь2 — расчетный шаг крайних балок; с — шаг стоек; с, — шаг стоек под рядовой

Балкой; сг — шаг стоек под крайней балкой

Итого получаем q = b + g + р= 7,0 кН/м2 — для расче­та на прочность и q = b + g = 5,7 кН/м2 — для расчета на деформацию.

Дальше расчет выполняется для всех элементов опалубки в той последовательности, в какой они вос­принимают нагрузки. Благодаря диаграммам и табли­цам, приведенным в приложении 1. Но при этом нельзя забывать о физической сущности этих диаграмм и таб­лиц.

Расчет и подбор необходимых элементов опалуб­ки перекрытия является постоянным сравнением до­пустимых по статике предельных значений с геомет­рическими размерами помещений и самих элементов опалубки.

Расчет допустимых пролетов фанеры (шаг поперечных балок а)

Элемент опалубки перекрытия, воспринимающий давление бетона и все остальные нагрузки, это фа­нера. Выше упомянутые виды фанеры имеют в зави­симости от направления работы разные значения как для модуля упругости, так и для предела прочности на изгиб:

— в перекрытиях с низкими требованиями к повер­хности f < I/300;

— в перекрытиях с более высокими требованиями к поверхности f < 1/500.

Прогиб фанеры (f) зависит от нагрузки (толщины перекрытия), характеристик самой фанеры (модуль упругости, толщина листа) и условий опирания.

В приложении 1 (рис. 2.65) показаны диаграммы на основные виды фанеры, поставляемые фирмой PERI — березовая фанера (Fin-Ply и PERI Birch) и хвой­ная фанера (PERI-Spruce). Диаграммы составлены для толщины листа 21 мм. При этом пунктиром вы­делены области, где прогиб превышает 1/500 про­лета. Все линии заканчиваются при достижении пре­дела прочности фанеры. Основные диаграммы со­ставлены для стандартных листов, работающих как многопролетные неразрезные балки (минимум три пролета).

Для ходовых размеров листов получаются следую­щие варианты шага поперечных балок.

Таблица 2.7

Длина листа, м

Количество пролетов

Шаг поперечных балок а, см

2,50

4

62,5

5

50

2,44

4

61

5

49

3,00

4

75

5

60

6

50

При оценке прогибов при доборе: для березовой фанеры принимают те же значения для модуля уп­ругости и предела прочности, как и для основных ли­стов, так как не всегда известно, в каком направле­нии кладутся доборные листы. Для хвойной фанеры, у которой при повороте листа резко меняются эти ха­рактеристики.

По диаграмме (рис. 2.65) для березовой фанеры с 3 или больше пролетами мы по оси X находим наше значение толщины перекрытия (20 см) и определяем значения для прогибов:

А = 30 см — 0,06 мм = 1/5000 а а = 35 см — 0,12 мм = 1/2917а а = 40 см — 0,20 мм = 1/2000 а а = 50 см-0,48 мм= 1/1042 а а = 62,5 см — 1,18 мм = 1/530 а а = 75 см — 2,45 мм = 1/306 а

Для нашей длины листа приемлемы два варианта — либо 50 см, либо 62,5 см. Остановимся на втором ва­рианте, так как он дает экономию по количеству попе­речных балок. Максимальный прогиб при этом состав­ляет 1,18 мм. Смотрим в диаграмму для однопролет — ной системы. При такой схеме линия для пролета 60 см как раз на значении толщины перекрытия в 20 см заканчивается (предел прочности фанеры). Про­гиб при этом составляет 1,92 мм.

Из этого следует, что для избежания завышенных деформаций добора следует либо ограничить пролет этого добора до 50 см, либо поставить под этот добор дополнительную поперечную балку (расчетная схема равномерно нагруженной 2-пролетной балки имеет самые маленькие значения по прогибам, но она имеет увеличенный по отношению к многопролетным схемам опорный момент).

Определение пролета поперечных балок (шаг продольных балок Ь)

Согласно выбранному в предыдущем пункте шагу поперечных балок проверяем по соответствующей на­шему типу балок табл. 2.11 максимально допустимый пролет этих балок. Как уже выше упоминалось, эти таб­лицы составлены с учетом всех расчетных случаев, для поперечных балок прежде всего момент и прогиб.

При выборе шага продольных балок необходимо учесть, что крайняя продольная балка находится на расстоянии 15-30 см от стены. Увеличение этого раз­мера может привести к следующим неприятным ре­зультатам:

— увеличению и неравномерности прогибов на кон­солях поперечных балок;

— возможности опрокидывания поперечных балок во время арматурных работ.

Уменьшение усложняет управление стойками и со­здает опасность соскальзывания поперечных балок с продольных.

По той же причине, а также с учетом нормальной работы конца балки (особенно при использовании ба­лок-ферм) назначается минимальный нахлест балок в 15 см на каждой стороне. Фактический шаг продоль­ных балок ни в коем случае не должен превышать до­пустимое значение по табл. 2.11 и 2.12. Вспомните, что пролет в формуле для определения момента присут­ствует в квадрате, а в формуле прогиба даже в четвер­той степени (соответственно формулы 2.1 и 2.2).

Пример

Для простоты выбираем прямоугольное помеще­ние внутренними размерами 6,60×9,00 м. Толщина пе­рекрытия 20 см, фанера PERI Birch толщиной 21 мм и размерами листа 2500×1250 мм.

Допустимое значение для пролета поперечных ба­лок при их шаге в 62,5 см найдем по табл. 2.11 для ба­лок-ферм GT 24. В первом столбце таблицы найдем толщину 20 см и двигаемся вправо до соответствую­щего шага поперечных балок (62,5 см). Находим пре­дельно допустимое значение пролета 3,27 м.

Приводим расчетные значения момента и прогиба для этого пролета:

— максимальный момент в момент бетонирования — 5,9 кНм (допустимо 7 кНм);

— максимальный прогиб (однопролетная балка) — 6,4 мм =1/511 пролета.

Если продольные балки ставим параллельно дли­ной стороне помещения, получаем:

6,6 м — 2-(0,15 м) = 6,3 м; 6,3:2 = 3,15 м<3,27 м.

Это значение, с одной стороны, допустимо, с дру­гой — достаточно близко к допустимому. Помещение делится на 2 пролета, которым соответствует длина по­перечных балок с учетом нахлеста и консолей (ми­нимум 3,15 + 0,15 + 0,15 = 3,45 м), рекомендуется 3,60 м.

Проверяем другое направление помещения:

9,0 м — 2-(0,15м) = 8,7 м; 8,7:2 = 4,35 м > 3,27 м; 8,7:3 = 2,9 м< 3,27 м.

Получаем три пролета с длиной балок 3,30 м (ми­нимум 2,9 + 0,15 + 0,15 = 3,2 м). Поперечные балки ме­нее нагружены — чаще всего это уже признак перерас­хода материала.

В некоторых случаях, например, при необходимос­ти установки опалубки вокруг заранее установленного крупногабаритного оборудования приходится рассчи­тывать балки. При этом следует учитывать следующие предпосылки. Как расчетная схема в системах типа «MULTIFLEX» рассматривается всегда только однопро­летная шарнирно опертая балка без консолей, так как при установке опалубки и во время бетонирования все­гда имеем промежуточные стадии, где балки работают именно по такой схеме. Для больших пролетов балок без дополнительной поддержки возможна потеря устойчи­вости уже при маленьких нагрузках. Любая опалубка перекрытия после бетонирования должна вытаскивать­ся из-под готового перекрытия, иногда из замкнутого помещения, поэтому желательно ограничивать длину балок (проблема веса и маневренности).

В случае отсутствия значений в таблице ею все же можно воспользоваться. Например, чтобы увеличить пролет, хотите уменьшить шаг балок — в результате дол­жны проверить допустимость пролета. Например, бал­ки решили ставить с шагом 30 см, толщина перекры­тия составляет 22 см. Расчетная нагрузка составляет согласно таблице 7,6 Н/м*. Умножаем эту нагрузку на шаг балок: 7,6-0,3 = 2,28 кН/м. Делим эту величину на один шаг поперечных балок, которые в таблице при­сутствуют: 2,28:0,4 = 5,7 ~ 6,1 (нагрузка на перекрытия толщиной 16 см); 2,28:0,5 = 4,56 — 5,0 (нагрузка на пе­рекрытия толщиной 12 см).

В первом случае находим для толщины перекрытия 16 см и шага балок 40 см пролет 4,07 м, во втором слу­чае — толщина 12 см и шаг 50 см — 4,12 м.

Можем принимать меньшее из двух значений ми­нус разность этих значений (учет изменения времен­ной нагрузки, которая присутствует только в расчете на момент), не теряя время на длительные расчеты. В конкретном примере получается при точном расчете 4,06 м, а приняли 4,02 м.

Определение шага стоек

Шаг стоек определяется по табл. 2.13и2.14. По на­пряжениям бывают три случая:

— для тонких перекрытий и маленьких шагов про­дольных балок определяющей может являться момент, в этом случае стойки часто не догружаются и опалубка получается более дорогой и трудоемкой;

— для толстых перекрытий и больших пролетов по­перечных балок определяющей становится попереч­ная сила, для балки-фермы GT 24 из-за шага узлов ча­сто не удается оптимально размещать стойки, и появ­ляется перерасход;

— момент и поперечная сила подходят к максиму­му, эти значения находят или в проспекте, или опыт­ным путем.

Пример

Ставим продольные балки вдоль длинной стороны помещения. Расстояние b между ними — 3,15 м.

Для средней (рядовой) балки фактический шаг яв­ляется и расчетным b, = Ь.

По табл. 2.13 находим для шага продольных балок 3,00 м допустимый шаг стоек 1,31 м, для шага балок 3,50 м соответственно 1,13 м (верхние значения). По линейной интерполяции получаем для значения 3,15м шаг стоек с, = 1,26 м (округление вниз).

При использовании оголовников на стойках можно нижнии значения не рассматривать, так как поставля­емые фирмой PERI головки для промежуточных стоек вовлекают в работу хотя бы один узел фермы. Это эко­номит стойки, стоимость которых значительно выше стоимости головок. Кроме того, оголовники центриру­ют стойки под балками, в силу чего лучше использует­ся несущая способность стоек.

Проверяем крайние продольные балки. Они соби­рают нагрузку с половины пролета и с полосы между балками и стеной. Расчетный шаг крайней продольной балки в нашем случае определяется таким образом: Ьг = 3,15: 2 + 0,15= 1,725 м.

Далее по табл. 2.13 и 2.14 находим для шага балок 1,50 м значение 2,14 м и для шага 1,75 м соответствен­но 1,94 м, после интерполяции получаем с2 = 1,96 м.

Осталось подобрать балки. Для средней продоль­ной балки получили шаг между стойками 1,26 м, рас­смотрим варианты:

1,26 • 1 + 2 • 0,15 = 1,56 м, следовательно длина бал­ки 1,50 м, шаг между стойками 1,20 м;

1,26 • 2 + 2 • 0,15 = 2,82 м, следовательно длина бал­ки 2,70 м, шаг между стойками 1,20 м;

1,26 • 3 + 2 • 0,15 = 4,08 м, следовательно длина бал­ки 3,90 м, шаг между стойками 1,20 м;

1,26-4+ 2*0,15 = 5,34 м, следовательно длина бал­ки 5,10 м, шаг между стойками 1,20 м.

По количеству стоек все варианты равносильны, но в первых двух идет перерасход балок и крестовых го­ловок за счет нахлеста, последний вариант неудобен из-за длины и большого веса балки.

Для крайних балок также проверяем варианты:

1,96-1 + 2-0,15 = 2,26 м, следовательно длина бал­ки 2,10 м, шаг между стойками 1,80 м;

1,96 • 2 + 2 • 0,15 = 4,22 м, следовательно длина бал — кок 4,20 м, шаг между стойками 1,95 м;

1,96-3 + 2-0,15 = 6,18 м, следовательно длина бал­ки 6,00 м, шаг между стойками 1,90 м.

Оптимальный вариант — балка длиной 4,20 м, ми­нимальное количество стоек и не слишком большой вес балки.

Реальная раскладка опалубки в заданном помеще­нии показана на рис. 2.40.

Сумма шагов между стойками под крайней про­дольной балкой -4-1,937 + 0,952 = 8,70 м. В целях уни­фицирования балку длиной 4,20 м можно заменить на балку длиной 3,90 м. Количество стоек от этого не изменится.

Отклонения в шаге стоек от заданных расчетных значений вызваны реальным расстоянием между уз­лами балки-фермы 296 мм.

Рассмотрим вариант расстановки продольных ба­лок параллельно короткой стороне помещения. Рас­стояние от стены берем опять равным 15 см, шаг меж­ду продольными балками составляет 2,90 м.

Для средних продольных балок расчетный шаг со­ставляет b( = b = 2,90 м, как шаг между стойками после интерполяции получаем ct = 1,36 м.

Для крайних продольных балок расчетный шаг со­ставляет Ьг = 2,90:2 + 0,15 = 1,60 м, с2 = 2,06 м.

В результате получаем следующую расстановку (рис. 2.41).

По сравнению с предыдущим вариантом имеем на одну стойку больше.

Проверка и выбор стоек

Ранее рассматривался шаг стоек со стороны несу­щей способности продольной балки-фермы. Затем проводим расчет самой стойки.

РАСЧЕТ ОПАЛУБКИ MULTIFLEX

Рис. 2.40. Реальная раскладка продольных балок опалубки

Любая стойка — это внецентренно сжатый стержень. Даже оголовники не могут свести эксцентриситет к нулю. В зависимости от конструкции стойка имеет мак­симальную несущую способность, которая зависит от материала и конфигурации труб, резьбы и пальцев.

Фирма PERI предлагает следующие категории стоек:

— PEP 10: минимальная несущая способность око­ло 10 кН, максимальная 25 кН;

— PEP 20: минимальная несущая способность 20 кН, максимальная 35 кН;

— PEP 30: минимальная несущая способность 30 кН, максимальная 40 кН;

— MULTIPROP: приложение 1, табл. 2.13-2.15.

В приложениях приведены таблицы по несущей способности этих стоек. Важно отметить, что после­днее поколение стоек PEP 20 и 30 (например, PEP 20- 300; PEP 30-350) имеет одинаковые пятки и внизу, и наверху — с отверстием диаметром 40 мм. Это дает возможность переворачивать стойку. У ранее изготов­ленных стоек (например, PEP 20 N 300; PEP 30 G 350) в нижней пятке имеется отверстие диаметром не менее 54 мм — в нем головка недостаточно фиксируется, что приводит к увеличенному эксцентриситету, поэтому их нельзя разворачивать.

Вернемся к нашему примеру.

Принимаем высоту помещения в свету 2,80 м.

Из этой высоты вычитаем толщину фанеры и высо­ту продольных и поперечных балок:

2,80 м — 0,02 м (фанера) — 2-0,24 м (2 балки — фермы) = 2,30 м. Это и есть расчетная раздвижка стойки.

В табл. 2.13 и 2.14 по несущей способности стоек в заголовке помимо названия отмечен диапазон раз­движки. Чтобы получить реальный диапазон работы, к нижнему значению надо добавить хотя бы 4 см как за­зор для распалубливания.

В нашем примере по геометрии подходят

— PEP 10-250 А, PEP 10-300 А, PEP 10-350 А, PEP 10- 400 А;

— PEP 20-300, PEP 20-350, PEP 20-400;

— PEP 30-250, PEP 30-300, PEP 30-350, PEP 30-400;

— MULTIPROP MP 250, MULTIPROP MP 350.

Вернемся к первой раскладке (продольные балки

Параллельно длинной стороне помещения). Под сред­ними балками стойки стоят на расстоянии 1,193 м, рас­четный шаг продольной балки b, = b = 3,15 м. Нагрузка при расчете на прочность — 7,1 кН/м2:

РАСЧЕТ ОПАЛУБКИ MULTIFLEX

Р, = 1,193-3,15-7,1 = 26,7кН.

Аналогично для крайних балок: Рг= 1,937-(3,15 : 2 + 0", 15)-7,1 =23,7кН. По табл 2.13 и 2.14 найдем несущую способность стоек и сопоставим ее с нагрузками.

Таблица 2.8

Сопоставление несущей способности стоек

Категория стойки

P,

ДОП’

КН

P,= 26,7 кН

Факт, шаг, м

Рг =

23,7 кН

Факт, шаг, м

Примечание

PEP 10-250 А

14,2

K

<0,635

X

<

1,159

Перерасход стоек-70%

PEP 10-300 А

17

X

<0,760

X

<

1,388

Перерасход стоек ~ 40 %

PEP 10-350А

19,8

X

< 0,885

X

<

1,617

Перерасход стоек-20%

PEP 10-400 А

22,7

X

<1,015

X

<

1,853

Перерасход стоек — 10%

PEP 20-300

29,0/ 35,0

0

1,193

0

1,937

Оптимальная стойка

PEP 20-350

35

0

1,193

0

1,937

Диапазон работы

PEP 20-400

35

0

1,193

0

1,937

Диапазон работы

PEP 30-250

33,3/ 40,0

0.

1,193

0

1,937

Диапазон работы

PEP 30-300

40

0

1,193

0

1,937

Больше подходит к столам

PEP 30-350

40

0

1,193

0

1,937

Больше подходит к столам

PEP 30-400

40

0

1,193

0

1,937

Больше подходит к столам

MP250

61,1/ 70,5

0

1,193

0

1,937

Больше подходит к столам

MP350

72,9/ 86,6

0

1,193

0

1,937

Больше подходит к столам

Обозначения: О — проходит, шаг стоек определяется несу­щей способностью балки; X — не проходит, шаг стоек пере — считывается по стойкам.

Из табл. 2.8 видно, что перечень подходящих сто­ек очень большой. При приобретении стоек необхо­димо учесть, какие диапазоны по высоте необходи­мо перекрывать. Если работа ведется исключитель­но в жилищном строительстве, то, как правило, са­мым оптимальным решением является стойка PEP 20-300. При наличии помещений высотой меньше чем 2,00 м (техподполье и т. п.) даже стойка PEP 30- 250 не решает проблему — здесь приходится уходить на измененную схему расстановки всей опалубки, например использование бруса или лежащих попе­речных балок, уменьшая при этом пролеты и увели­чивая частоту поперечных балок.

Стойки категории PEP 10 на первый взгляд кажутся дешевыми, но из-за невысокой несущей способности требуется значительно большее их количество, при этом имеют место увеличенные трудозатраты, которые с каждым оборотом уменьшают первоначальную вы­году.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *