Боковое давление бетона и как оно задаёт шаг стяжек
> Коротко > - Боковое давление определяет всё; остальное следует из него. > - Существуют два режима, и они не смешиваются плавно. > - Делайте расчёт, а не копируйте таблицу шагов.
Отказы опалубки почти всегда восходят к недооценённому боковому давлению, а шаг стяжек — это то место, где эта оценка превращается в оборудование. Расчёт обязателен, и он не является постоянной величиной.
Наши собственные производственные и испытательные данные доступны по запросу — см. как устроено наше производство и свяжитесь с инженерной командой.
Боковое давление — это сила, оказываемая свежеуложенным бетоном на опалубку, которая определяет расстановку связей. Гидростатическая высота — это глубина, на которой давление достигает полного гидростатического значения, ниже которой давление возрастает линейно с увеличением глубины. Расчётная площадь — это площадь опалубки, приходящаяся на одну связь и используемая для расчёта нагрузки на отдельную связь. Коэффициент способа укладки и вибрирования — это множитель, применяемый к расчётному боковому давлению для учёта метода укладки и уплотнения бетона.
Что определяет боковое давление
Свежий бетон ведёт себя как жидкость, пока он укладывается и уплотняется, затем начинает схватываться. Определяющие переменные — объёмный вес (около 24 kN/m³ для бетона нормальной плотности), скорость бетонирования в метрах высоты в час, температура бетона, тип цемента и добавки, а также способ вибрирования.
Более быстрые заливки и более холодный бетон дают большее давление, поскольку нижний слой не набрал прочности, прежде чем сверху укладывается новый материал. Замедленные смеси ведут себя так же.
Нормативная база: EN 13670 — Возведение бетонных конструкций
Два режима
НИЖЕ ГИДРОСТАТИЧЕСКОЙ ВЫСОТЫ: давление растёт линейно с глубиной и равно полному гидростатическому значению — бетон там ещё жидкий.
ВЫШЕ НЕЁ: нижний бетон начал схватываться и воспринимает часть нагрузки, поэтому кривая выполаживается, и давление растёт лишь медленно с дальнейшей высотой.
Стандартные методы (ACI 347, DIN 18218 и эквивалентные) выражают это как давление в зависимости от скорости бетонирования при заданной температуре, обычно в виде графика плюс формулы. DIN 18218 широко применяется в международной практике и даёт предельные значения для самоуплотняющегося бетона, который ведёт себя близко к полному гидростатическому и чаще всего недооценивается.
Проработанная последовательность
Возьмём стену 4.5 m, бетонируемую со скоростью 2 m в час при 15 °C, бетон нормальной плотности, внутренние вибраторы.
- Определите гидростатически эквивалентную высоту по графику норм — для данного случая обычно 2.0-2.5 m.
- Применим объёмный вес: 24 kN/m³ × 2.2 m ≈ 53 kN/m² расчётного бокового давления в нижней зоне.
- Применим коэффициент укладки и вибрирования, требуемый нормами (обычно 1.1-1.3).
- Переведём в нагрузку на стяжку: давление × расчётная площадь на одну стяжку. При стяжках 0.8 m × 0.8 m расчётная площадь составляет 0.64 m², поэтому каждая стяжка несёт примерно 34 kN до коэффициента.
- Сравните с номинальной несущей способностью стержня и удерживайте рабочую нагрузку ниже коэффициента безопасности норм. Для стержня DW15 класса 8.8 в допустимом диапазоне 90-150 kN значение 34 kN комфортно; та же стяжка с шагом 0.5 m при быстрой холодной заливке быстро выходит из этой зоны комфорта.
Практические правила, предотвращающие сюрпризы
Более плотный шаг внизу, более редкий вверху: эпюра давления неравномерна, поэтому равномерный шаг впустую расходует несущую способность сверху и перегружает снизу.
Увеличьте запас для: скорости бетонирования выше 2 m/h, бетона ниже 10 °C, самоуплотняющихся смесей, глубокого вибрирования пиками и толстых стен.
Не используйте заново скорость прошлого проекта. Смена смеси, более холодное утро или новая бригада бетононасоса меняют цифры.
Проверяйте несущую способность не только стяжки, но и щита и пояса. Правильно рассчитанная стяжка на недорассчитанном поясе всё равно разрушится по поясу.
Рассматривайте стяжку как растяжение, а пояс — как балку. Большинство зафиксированных выбросов бетона — это разрушения пояса или щита, замаскированные расчётом стяжки.
Нормативная база: ACI 347 — Руководство по опалубке для бетона
Документация
Храните расчёт давления, чертёж шага стяжек, сертификат несущей способности стяжки и запись скорости бетонирования вместе. Когда во время заливки что-то смещается, первый вопрос всегда в том, какая из этих четырёх величин была неверной.
| Шаг крепежных тяг | Расчетное боковое давление (кН/м2) | Последствия для конструктивной целостности |
|---|---|---|
| 0,8 м × 0,8 м | 53 кН/м2 | Умеренная нагрузка, в пределах коэффициента запаса прочности |
| 0,5 м × 0,5 м | 53 кН/м2 | Перегрузка тяг, риск разрушения |
| Переменный (более плотный в нижней части) | 53 кН/м2 | Оптимизирует распределение нагрузки, предотвращает перегрузку |
| Равномерный (одинаковый в верхней и нижней частях) | 53 кН/м2 | Неэффективное использование несущей способности в верхней части, перегрузка в нижней части |
| Скорректированный для быстрой укладки бетона | 53 кН/м2 | Предотвращает перегрузку, обеспечивает безопасность |
| Скорректированный для холодного бетона | 53 кН/м2 | Предотвращает перегрузку, обеспечивает безопасность |
Нормативные ссылки и стандарты.
- EN 13670 — Возведение бетонных конструкций
- ACI 347 — Руководство по опалубке для бетона
- OSHA 1926.703 — Оборудование и опалубка для бетонных работ
- OSHA — вопросы безопасности и охраны здоровья при бетонных работах
- EN 14399-1 — Высокопрочные болтовые соединения для конструкций
- ISO 16047 — Болты с шестигранной головкой и шестигранные гайки
О нас: В этой статье рассматриваются расчет бокового давления бетона и его влияние на шаг установки шпилек. Наша инженерная команда обладает большим опытом в проектировании и испытаниях опалубки. Наш страница контактов обеспечивает прямой доступ к нашей технической поддержке, а страница «О компании» документирует наши производственные и испытательные процессы. Эта статья была проверена инженерной командой Qianheng Formwork.