Расчет допустимой нагрузки на опалубку

Какие факторы влияют на прочность опалубки

Следует учитывать, что слишком много факторов влияют на конструкцию щитового ограждения. Например:

• Расчет прочности материала для сооружения конструкции. Все знают, что не бывает абсолютно одинаковых досок. И их качество зависит от наличия сучков, степени просушки и прочее.

• 
  Деревянный щит опалубки
  Правильный расчет марки и свойств бетона. Бетон может иметь разную консистенцию. Это напрямую зависит от соотношения компонентов, которые в него входят. Также следует учитывать скорость заливки смеси, способ его трамбовки и армирования.

• От климатических условий. В холод и жару доски имеют разные показатели прочности. Если доски сухие, они способны выдержать большее давление, чем влажные.

Также необходимо уделить внимание такому понятию, как прогиб опалубки. Он разный для определённых частей конструкции. Например, для верхней части, которая находится над уровнем земли, прогиб составляет не более 1/400 длины конструкции. Для нижней части – 1/250 этой длины. Конечно же, таких результатов достичь очень сложно. Поэтому лучше перестраховаться и использовать материал покрепче.

Лучше всего опалубку делать с определённым запасом прочности и ни в коем случае не надеяться на то, что может быть и выдержит.

Монолитный ленточный фундамент – очень ответственная конструкция. Поэтому расчет нагрузки опалубки основывается на определённых требованиях:

• Надёжность и способность выдержать динамические нагрузки.
• Простота в сборке и разборке деревянной конструкции.
• Отсутствие перегиба конструкции.
• Безопасность при выполнении работ.

Опалубка: виды конструкций и требования к ним

Опалубка – конструкция, которая используется при возведении монолитных конструкций зданий и сооружений.

Чаще всего в частном строительстве используется съемная опалубка

Современную опалубку принято подразделять на два типа:

• Съёмная – этот тип представляет собой сборно-разборные щиты из дерева, металла, фанеры или листов ОСП, которые устанавливаются при бетонировании конструкции. После застывания бетонного раствора, сборная конструкция демонтируется с поверхности.
• Несъёмная опалубка – монолитные конструкции стен или фундаментов не освобождаются от щитов после полного застывания бетона. Щиты становятся частью конструкции, выполняя дополнительные функции по утеплению конструкций, защите от влаги, повышения устойчивости и т.д.

Дополнительные свойства несъемной конструкции напрямую зависят от материала, из которого изготовлены щиты. Этот тип имеет много преимуществ, которые выражаются в значительном сокращении трудоемкости при выполнении опалубочных работ.

Опалубку применяют при монтаже монолитных конструкций фундаментного пояса, цоколя, стен, перекрытий и мелких строительных элементов. Монолитное домостроение, набирающее значительные размеры, невозможно без применения опалубочных конструкций.

Виды нагрузок на опалубку

Все нагрузки на опалубку определяет ГОСТР 52085-2003. Что же следует учитывать при расчете стенок и укреплений щитового ограждения для фундамента?

Заливка смеси в опалубку

В первую очередь вертикальные нагрузки:

• Непосредственно расчет веса самой опалубки и лесов. Вес одного кубометра лесоматериалов составляет: хвойные породы – 600 кг, лиственные – 800 кг, фанера – 1000 кг.
• Масса бетонной смеси. Один кубометр тяжёлого бетона весит 2500 кг.
• Вес арматуры – один кубометр составляет 100 кг.
• Нагрузки оборудования подачи смеси, её трамбовки считаются равными 2500 Па.

Следующие виды нагрузок, горизонтальные:

• Ветровые нагрузки определяет СНиП 2.01.07-85.
• По специальным формулам расчета определают давление свежего бетона.
• Нагрузки от механизма подачи бетона: если смесь выгружается по лоткам – 4000 Па, из ковша ёмкостью до 0,8 куб. м. – 4000 Па, свыше 0,8 куб. м. – 6000 Па, при подаче с помощью бетононасоса – 8000 Па.
• Нагрузка при трамбовке бетона – 4000 Па.

Основная нагрузка – это давление бетонной смеси. Так как первоначальный вид бетона – это жидкость, то он оказывает на стенки конструкции гидростатическое давление и зависит от высоты заливаемой смеси. В процессе схватывания бетона давление уменьшается. Таким образом, расчет нагрузки на стенки зависит от скорости схватывания смеси.

Горизонтальная нагрузка

К данному комплексу влияющих факторов относятся:

• нагрузка ветровая, чье значение высчитывается по СНиП 2.01.07-85;
• показатель давления бетона на стенки опалубки, для расчета которого применяется следующая формула:

Дб = мВ где,

• Дб – искомый показатель давления бетона кПа;
• м — объемная масса бетонной смеси, кг/м3;
• В — высота слоя бетона, м.

Горизонтальна нагрузка на боковую опалубку

Также к горизонтальным относят вибронагрузки, возникающие при уплотнении бетонной смеси специальными вибрационными инструментами.

Как выбрать материал для опалубки

Опалубка для ленточного фундамента – это щиты, сбытые из деревянных досок. Для изготовления такой конструкции подходят доски из дерева любых пород. Для экономичности, и с учётом того, что эксплуатация материала ограниченная, используют доски их недорогих пород. Можно применять как обрезанные, так и необрезанные доски. Сбивать щиты следует так, чтобы лицевая часть оказалась внутри траншеи. Посмотрите видео, как самостоятельно изготовить опалубку.

Следует следить за тем, чтобы поверхность внутри щитового ограждения была как можно ровнее. Особое внимание при выборе леса для щитового ограждения следует уделить его длине и толщине. Расчет длины зависит от размеров траншеи для фундамента. Щиты должны немного выступать за пределы границ фундамента. Так как бетон создаёт достаточно высокое давление на стенки деревянной конструкции, то доски выбирают такой толщины, при которой щиты способны выдержать эту нагрузку. Оптимальной шириной доски для монтажа оградительной конструкции считается – 25–50 мм.

Можно применять лесоматериалы и большей толщины, но, ни в коем случае, нельзя использовать тонкие доски. Конструкция может не выдержать, а исправлять погрешности при заливке фундамента, очень трудоёмкое и дорогое удовольствие.

5.2 Нагрузки на опалубку от бетонной смеси

Нагрузка на опалубку от бетонной смеси определяется по СНиП 3.03.01-87 (приложение 11) и ГОСТ Р 52085-2003.

1. При расчете опалубки, лесов и креплений должны приниматься следующие нормативные нагрузки:

Вертикальные нагрузки:

а) собственная масса опалубки и лесов, определяемая по чертежам. При устройстве деревянных опалубок и лесов объемную массу древесины следует принимать: для хвойных пород — 600 кг/м3, для лиственных пород — 800 кг/м3.

б) масса свежеуложенной бетонной смеси, принимаемая для бетона на гравии или щебне из камня твердых пород — 2500 кг/м3, для бетонов прочих видов — по фактическому весу;

в) масса арматуры должна приниматься по проекту, а при отсутствии проектных данных — 100 кг/м3 железобетонной конструкции;

г) нагрузки от людей и транспортных средств при расчете палубы, настилов и непосредственно поддерживающих их элементов лесов — 250 кг/м2; палубы или настила при расчете конструктивных элементов – 150 кг/м2.

Примечания: 1. Палуба, настилы и непосредственно поддерживающие их элементы должны проверяться на сосредоточенную нагрузку от массы рабочего с грузом (130 кг), либо от давления колес двухколесной тележки (250 кг), или иного сосредоточенного груза в зависимости от способа подачи бетонной смеси (но не менее 130 кг).

д) нагрузки от вибрирования бетонной смеси — 200 кг/м2 горизонтальной поверхности (учитываются только при отсутствии нагрузок по п. «г»);

2. При ширине досок палубы или настила менее 150 мм указанный сосредоточенный груз распределяется на две смежные доски.

Горизонтальные нагрузки:

е) нормативные ветровые нагрузки — в соответствии со СНиП 2.01.07-85;

ж) давление свежеуложенной бетонной смеси на боковые элементы опалубки, определяемое по табл. 1 приложения 11 из СНиП 3.03.01-87.

Упрощенно, величину гидростатического максимального давления бетонной смеси, на боковые элементы опалубки можно определить по формуле:

Распределение давления по высоте опалубки принято по аналогии с гидростатическим давлением по треугольной эпюре.

Рис. 5.2.1

При треугольной эпюре давления, результирующее давление можно определять по формуле:

где

P — боковое давление бетона в кг/м2 на глубине h ;

γ — объемный вес сырого бетона в кг/м3 (по п. «б» в большинстве случаев γ =2500 кг/м3);

h — высота уложенного слоя бетона в м, но не более hmax = 1 м (при внутренней вибрации допускается принимать hmax = 0,75 м).

На глубине h ≥ hmax нагрузка от бокового давления принимается постоянной и равной (см. рис. 5.2.1, б)):

з) нагрузки от сотрясений, возникающих при укладке бетонной смеси в опалубку бетонируемой конструкции, принимаются следующими:

— Спуск по лоткам и хоботам, а также непосредственно из бетоноводов — 400 кг/м2 ;

— Выгрузка из бадей емкостью от 0,2 до 0,8 м3 — 400 кг/м2;

— Выгрузка из бадей емкостью свыше 0,8 м3 — 600 кг/м2;

и) нагрузки от вибрирования бетонной смеси — 400 кг/м2 вертикальной поверхности опалубки.

3. Выбор наиболее невыгодных сочетаний нагрузок при расчете опалубки и поддерживающих лесов должен осуществляться в соответствии с табл. 5.2.1.

4. При расчете элементов опалубки и лесов по несущей способности нормативные нагрузки, указанные в п.1, необходимо умножать на коэффициенты перегрузки, приведенные в табл. 5.2.2 настоящего приложения.

При совместном действии полезных и ветровых нагрузок все расчетные нагрузки, кроме собственной массы, вводятся с коэффициентом 0,9.

При расчете элементов опалубки и лесов по деформации нормативные нагрузки учитываются без умножения на коэффициенты перегрузки.

Таблица 5.2.1

Таблица 5.2.2

5. Прогиб элементов опалубки под действием воспринимаемых нагрузок не должен превышать следующих значений:

1/400 пролета элемента опалубки;

1/500 пролета для опалубки перекрытий.

В работе по установке опалубки могут пригодиться данные из «Справочника мастера-строителя» (1955) под ред. Казачека Г.А., приведенные ниже:

ОСНОВЫНЕ РАЗМЕРЫ ЭЛЕМЕНТОВ ОПАЛУБКИ

(размеры в см)

———————————————————————————————————————————————————————————————————

Допустимые отклонения опалубки

При монтаже необходимо проверять отклонение опалубки по уровню
Как и при любых других технологиях, в монтаже опалубки допускаются определённые отклонения, которые определяет СНиП Ш-15-76.

• Во время установки конструкции: отклонение от оси – 0,15 см, от оси отдельных щитовых конструкций – 1,1 длины пролёта.
• Отклонения от вертикали: по высоте одного метра допускается отклонение 0,5 см, по всей высоте до 2 см.
• Неровность опалубки на длину до двух метров – 0, 3 см.
• Отклонения разборных щитов по длине и ширине: до одного метра – 0,3 см, более одного метра – 0,4 см. По диагонали – 0,5 см.
• Отклонение кромки щита – 0,4 см.

К скрытым отклонениям относится уровень основания траншеи и качество его подготовки.

Вычисление боковой нагрузки

Расчет этого значения зависит от способа уплотнения. Формула выглядит так: P = γH, P = γ(0,27 + 0,78)К1К2, если используются укладочные вибраторы. Если они внутренние, пределы использования формулы составляют:

Расчет и конструирование опалубки

• Н ≤ R;
• ν < 0,5;
• ν ≥ 0,5 в случае, если H ≥1 м.

Если укладка производится с помощью наружных вибраторов, пределы использования формулы такие:

• H ≤ 2R1
• ν < 4,5
• ν > 4,5 в случае, если Н > 2 м.

Здесь Р – максимальное давление раствора в кПа, γ – объемно-весовые показатели бетонной заливки в кг/м3, Н – высота слоя материала в метрах, ν – скорость заливки материала, м/ч, R, R1 – радиусы работы внутреннего и наружного вибратора в метрах. Если заливка малоподвижная, жесткая, с параметром осадки конуса от нуля до двух см, К1 принимает значение 0,8. Если от 4 до 6 см – К1=1. При осадке конуса от 8 до 12 см К1 = 1,2.

К2 зависит от температуры состава и принимает значение 1,15 при температуре от 5 до 7 оС, 1 при температуре от 12 до 17, 0,85 при диапазоне от 28 до 32 градусов по Цельсию.

Расчет нагрузки на опалубку

Снижение сцепления бетона с опалубкой

Проблемы могут возникнуть при разборке щитовой конструкции из-за сцепки бетона с используемым материалом. На силу сцепки влияют несколько факторов: усадка смеси, неровность и пористость материала. Бетон больше сцепляется с деревом и металлом, меньше с пластмассой. Для того чтобы уменьшить сцепку, необходимо учесть некоторые факторы для правильного расчета этой величины:

• Поверхность конструкции формируют из гладких материалов.
• После монтажа опалубки и перед заливкой бетона на внутреннюю поверхность конструкции наносят специальную смазку.

Использование смазок резко снижает величину сцепления смеси с опалубкой. Например, при обработке смазкой стальной опалубки сцепление с бетоном по истечении суток уменьшается в 4–5 раз.

Вертикальная нагрузка

Под данным понятием подразумевается суммарная нагрузка, оказываемая на опорные элементы вертикальных опалубочных систем со стороны конструкционных элементов, заливочной смеси и других рабочих факторов. К расчетным компонентам вертикальной нагрузки относят:

• Суммарный вес комплекса опалубочных элементов. Вес каждой комплектующей части указан в технической документации. При использовании опалубки из дерева масса высчитывается по константам, утвержденным в СНИП: 800 кг/куб.м. – для дерева лиственных пород, 600 кг/ куб.м. – для хвойных сортов древесины.
• Масса армирующих элементов. Указывается в проектных данных или вычисляется по константе для ж/б конструкций, равной 100 кг/м3 (при отсутствии точных данных).
• Нагрузка, оказываемая транспортом и живой рабочей силы. Номенклатурное значение данного показателя может отличаться для расчета конкретных элементов опалубки или их комплекса. В данном случае рассматриваются значения в 1,5 кПа и 2,5 кПа соответственно.
• Масса бетона — высчитывается по фактическому весу компонентов или с использованием номенклатурных данных, для бетонных смесей с щебнем или гравием (2500 кг/ куб.м.).