Бетонная шпонка в строительстве
В современных решениях – например, в узлах рамных каркасов (рис. 93) – для передачи растягивающих усилий обычно используют выпуски арматуры S; сжимающие усилия в арматуре S´ передают через опорные закладные детали (их сваривают между собой), а сжимающие усилия в бетоне – через монолитный бетон, которым заполняют зазоры между элементами, и, частично, через опорные закладные детали (поз.4 на рис. 93). Как видим, в подобных узлах одновременно используют два типа соединений: на закладных деталях и на выпусках арматуры.
184. Чем отличается реальный жёсткий узел от идеального?
При идеально жёстком соединении элементы в местах примыкания к узлу не поворачиваются, т.е. сохраняют первоначальные углы сопряжения. В действительности же, в корневых (примыкающих к узлу) нормальных сечениях возникают значительные деформации – эти сечения обычно испытывают самые большие изгибающие моменты. Следовательно, происходит поворот на некий угол j – особенно интенсивный после образования трещин; на тот же угол поворачивается и ось элемента. Но если ось поворачивается, то узел перестаёт быть идеально жёстким, изгибающие моменты в нём уменьшаются по сравнению с идеальной (упругой) схемой и соединение становится податливым. Конечно, такая податливость изменяет расчётную схему, но в инженерных расчётах (кроме расчетов прогибов) ее не учитывают до тех пор, пока растянутая арматура не достигает предела текучести – тогда сечения продолжают поворачиваться без приращения внутренних усилий, т.е. образуется пластический шарнир (см. раздел 3.3).
185. Что такое шпоночные соединения?
Это соединения, предназначенные для предотвращения взаимного смещения сборных или сборно-монолитных элементов, возникающего под воздействием сдвигающих (перерезывающих) или поперечных сил. Шпонки образуются монолитным бетоном или раствором при заполнении углублений в смежных поверхностях соединяемых конструкций после их монтажа.
Например, если дополнительная местная нагрузка приложена к одной из плит перекрытия, то при отсутствии шпонок она воспринимает нагрузку целиком и прогибается больше, чем соседние (см. поперечное сечение на рис. 94,а). Это обстоятельство вызывает немало неудобств – в частности, разрушение отделки потолка. Шпонки же вовлекают в совместные деформации соседние плиты (рис. 94,б) и распределяют на них часть дополнительной нагрузки.
Шпонки в состоянии передавать весьма большие величины поперечных сил, например, опорную реакцию капители безбалочного перекрытия на колонну (рис. 95). При необходимости шпонки совмещают с выпусками арматуры или закладными деталями (в соединениях элементов сборных оболочек, безбалочных перекрытий и пр.).
186. Как проектируют бетонные шпонки?
Шпонки работают на сжатие по поверхностям контакта (выступам) и на срез по основаниям выступов (рис.96). Условие прочности на сжатие имеет вид: Q ≤ Rb tk lk nk, а условие прочности на срез: Q ≤ 2Rbt hk lk nk, где tk,hk,lk – глубина (выступ), высота сечения и длина одной шпонки, аnk – число шпонок. Иными словами, tk´ lk – площадь сжатия, а hk´ lk – площадь среза одной шпонки.Шпонки участвуют в работе соединения неравномерно – одни включаются в работу полностью, другие частично, поэтому в расчет вводят не более трех шпонок: nk ≤ 3.
Рис. 94, Рис. 95, Рис. 96
187. Почему проектные размеры сборных элементов назначают меньше номинальных?
Любые изделия, даже предназначенные для самых тонких приборов, невозможно изготовить идеально точно, поэтому на них устанавливают допуски, т. е. допустимые отклонения от размеров, указанных в чертежах. Допуски устанавливают также на строительные конструкции и на их монтаж. Если представить, что строители смонтировали соседние колонны с минусовым отклонением (фактическое расстояние между колоннами получилось меньше номинального), а ригель изготовлен с плюсовым (его длина оказалась больше номинальной), то ригель невозможно будет установить: он не войдёт между колоннами. По этой причине проектную длину ригеля заранее назначают меньше номинальной. То же относится к балкам, фермам, плитам покрытий и перекрытий, стеновым панелям и ко многим другим элементам.
Иными словами, между соседними элементами необходимо всегда предусматривать небольшие зазоры. Величины проектных зазоров колеблются от 10 мм (для плит по ширине) до 60 мм (для балок и ферм пролётом 24 м по длине). Они зависят от величин допусков, которые приведены в соответствующих ГОСТах.
188. Что такое нормативные нагрузки?
Это нагрузки qn (Fn), соответствующие условиям нормальной эксплуатации конструкций, зданий и сооружений. Они отражают результаты многолетних климатических наблюдений (например, снеговая и ветровая нагрузки), паспортные характеристики оборудования (например, вертикальные и горизонтальные усилия от мостовых кранов), номинальный вес конструкций, материалов, технологического оборудования и т.д. Кстати, нормативный объемный вес тяжелого бетона равен 24 кН/м3, стали – 78,5кН/м3, а железобетона – 25 кН/м3.
189. Что такое расчетные нагрузки?
Реальные нагрузки могут отличаться от нормативных в большую или меньшую стороны. Например, снеговая нагрузка может превысить нормативную в особо снежную зиму, а нагрузка от собственного веса железобетонного элемента может превысить нормативную вследствие неточности изготовления или увеличения плотности бетона по сравнению с проектными. Все эти отклонения учитываются коэффициентом надежности по нагрузке gf. Умножая на него нормативную нагрузку, получают расчетную нагрузку: qn´ gf = q (или Fn ´ gf = F). Чем больше вероятность изменения (изменчивость) нагрузки, тем выше значение gf : самое высокое (1,4) – для снеговой и ветровой нагрузки, самое низкое (1,05) – для собственного веса металлических конструкций. Для веса железобетонных конструкций из тяжелого бетона gf = 1,1.
Для кого выпускается наша продукция и меры ее эксплуатации.
Гидрошпонки
Какие швы могут быть в бетоне?
2. Деформационные швы
«Холодными» называются швы, вызванные перерывами в бетонировании. Например, забетонировали плиту фундамента и потом нужно переходить к стенам — в месте перехода появится шов. Перерыв в бетонировании более 3х часов — также считается холодным швом, по причине того, что предыдущий уложенный слой бетона успеет схватиться, и последующий не достаточно «склеится» с ним. Именно через них в первую очередь пойдёт вода, а если они герметичны, то вода будет искать слабые места в теле бетона: поры, трещины и т.п.
«Холодные» швы всегда появляются при смене бетонирования горизонтальных конструкций на вертикальные и наоборот; при бетонировании высоких вертикальных конструкций, т.к. по нормам бетон нельзя укладывать с высоты более 3х метров.
Существует несколько материалов для герметизации швов, основными являются: — гидрошпонки, — гидропрокладки.
Гидрошпонки представляют собой ленты из различных эластичных полимерных материалов (поливинилхлорид, полиэтилен, резина и т.п.), которые образуют непреодолимое препятствие на пути воды. Устанавливаются либо в середине бетонного сечения, либо с одной из его сторон, перпендикулярно шву и на всю его длину. Шпонка обладает рядом препятствий для воды — продольные рёбра, благодаря которым вода не может её обойти. В зависимости от давления воды на конструкцию (от глубины заложения фундамента) подбирается тип шпонки: ширина шпонки и размеры рёбер.
Наиболее распространены шпонки из ПВХ шириной около 20 см. Материал ПВХ отличается высокой растяжимостью более 350%, что позволяет шпонке выдерживать даже самые значительные деформации фундамента здания. Между собой шпонки свариваются горячим воздухом встык или внахлёст.
Давайте теперь рассмотрим: как смонтировать шпонку в теле бетона? Ответ прост — её нужно закрепить к арматурному каркасу при помощи проволоки, либо зажимов. Далее бетонируем одну часть до середины шпонки, а потом другую. Холодный шов должен оказаться посередине сечения шпонки. Технология просто выглядит, однако, на практике правильно устанавливать гидрошпонки в монолитном бетоне умеют далеко не все подрядчики. Именно по причине сложности монтажа гидрошпонки редко встречаются в частном домостроении.
Гидропрокладки бывают различных типов, но принцип их работы идентичен — набухание при контакте с водой. Гидропрокладки закладываются в шов в серединном сечении бетона. В отличие от гидрошпонок, которые укладываются до бетонирования и крепятся к армокаркасу, гидропрокладки крепятся к уложенному бетону в месте шва. Когда вода попадает в шов и доходит до гидропрокладки начинается реакция компонентов, в результате гидропрокладка интенсивно набухает — увеличивается в размерах в несколько раз. Во время набухания незначительная часть воды может пройти сквозь шов. Важное условие — гидропрокладка должна набухать в ограниченном (зажатом) пространстве. После окончания процесса набухания гидропрокладка становится водонепроницаемой и выдерживает давление воды до 70 метров. Даже если Вы не ныряли с аквалангом, то можете себе представить давление воды в море на глубине 70 метров. Хотя врядли наш фундамент будет так глубоко расположен.
По материалу гидропрокладки могут быть из гидрофильной резины, либо на основе бентонитовой глины. Большее распространение получили последние — гидропрокладки на основе бентонитовой глины — за счёт своей быстрой скорости и величины набухания (до 215%).
Бентонитовая гидропрокладка представляет собой профиль сечением 15х25мм и длиной 5м. Основа — бентонитовая глина и бутиловый каучук. Крепится к затвердевшему бетону либо самоклейкой стороной, либо дополнительно механически — дюбелями. Далее укладывается бетон.
С гидропрокладкой, точнее с её укладкой, справится любой подрядчик, поэтому она применима как при строительстве спортивных бассейнов, так и в фундаментах частного дома.
Деформационные швы — подвижные швы в конструкциях зданий, позволяющие различным частям здания «жить и работать» независимо друг от друга. Вы спросите — где это нужно? Представьте себе, например, высотное офисное здание с подземным паркингом, причём паркинг по площади больше здания и выходит за его внешние контуры. А теперь вспомним грунтовые основания — чем выше здание, тем сильнее сжимается грунт, т.е. под высокой частью грунт просядет сильнее, чем под паркингом. Это приведёт к перемещениям и напряжениям в конструкциях и вызовет появление трещин. Чтобы трещины не возникали в «случайных» местах и не приводили к катастрофам, здание разделяют на части при помощи деформационных швов. Теперь, когда одна часть здания «проседает» одним образом, а другая иным — трещины не возникнут. Появляется одна сложность — герметизация таких подвижных швов от протечек.
Для решения этой непростой задачи используются специальные гидрошпонки для деформационных швов . Отличаются они от обычных ПВХ гидрошпонок только наличием деформационного элемента — петли, которая может воспринимать различные деформации частей здания. В зависимости от возможных подвижек подбирается размер петли. Петли бывают круглых, овальных и П-образных видов. Любой деформационный шов имеет зазор — обычно 3-5 см. В этом зазоре и располагается петля.
Как показывает практика, швы, в которых не заложены заполнители, начинают течь уже в первый год эксплуатации. Если течёт холодный шов, то есть возможность его загерметизировать изнутри, а если течёт деформационный — то необходимо раскапывать и делать новую изоляцию с применением гидрошпонок. Далеко не всегда заказчик готов пойти на такие расходы.
Создавая здания следует учитывать возможные трудности, с которыми можно столкнуться в дальнейшем, и предотвращать их ещё на стадии строительства.
Наша задача предложить оптимальный и надёжный вариант.
Конструктивное решение вертикальных стыков бетонных панелей (бетонные и железобетонные шпоночные стыки и бесшпоночные стыки)
Вертикальные стыки панелей наружных стен между собой и внутренними конструкциями воспринимают усилия сдвига, растяжения и сжатия.
Вертикальные стыки панелей наружных стен между собой и внутренними конструкциями воспринимают усилия сдвига, растяжения и сжатия.
По геометрической форме и характеру статической работы различают бесшпоночные и шпоночные вертикальные стыки (рис. 2.). В бесшпоночных стыках вертикальные торцы панелей имеют постоянную по высоте форму сечения, в шпоночных — на стыкуемых торцах предусматривают чередующиеся выступы и углубления, за счет которых после замоноличивания образуется шпоночное соединение. В свою очередь, шпоночные соединения подразделяют на бетонные и железобетонные. В бетонных шпоночных стыках сопротивление сдвигу обеспечивает только бетон (раствор) замоноличивания без учета работы на сдвиг стальных связей в стыке. В железобетонных шпоночных стыках сопротивление сдвигу обеспечивает совместная работа бетона, поперечной и продольной арматуры шпонок. Поперечной арматурой стыка служат регулярные, соединенные между собой арматурные выпуски из стыкуемых панелей, продольной — непрерывная сквозная арматура в стыке. Арматура шпонок воспринимает также и растягивающие усилия в стыке.
Наиболее распространенное решение вертикальных стыков — бетонное шпоночное соединение с большей жесткостью и лучшими изоляционными качествами, чем у бесшпоночного, и в то же время не требующее существенных дополнительных затрат.
Среди рассмотренных решений вертикальные железобетонные шпоночные стыки наиболее прочны и жестки, работают на растяжение и сдвиг, но требуют больших затрат труда на выполнение (особенно в зимнее время) и усложненных форм конструкций бортов. Поэтому железобетонные монолитные шпоночные связи применяют только при необходимости такого решения по требованиям прочности (например, в сейсмостойких домах повышенной этажности).
Растягивающие усилия в бесшпоночных стыках и в стыках с бетонными шпонками воспринимают стальные связи. Возможность восприятия переменных по величине и знаку усилий обеспечивают применением для связей мягких сортов сталей с большой площадкой текучести (сталь класса A-I для гладких арматурных стержней и деталей из полосовой стали, стали марок ВСтЗпс и ВСтЗсп по ГОСТ 380—71). По принципу соединения все разнообразие конструктивных решений стальных связей в вертикальных стыках сводится к следующим основным типам (рис. 3): сварные, замоноличиваемые связи типа «петля-скоба», болтовые и замковые самофиксирующиеся.
Рис. 2. Вертикальные стыки стеновых панелей
а — бетонный бесшпоночный с плоскими стыковыми торцами панелей; 6-г — то же, с профилированными торцами; д-к — бетонные шпоночные; л, м — железобетонные шпоночные; 1 — поперечная арматура шпонок; 2 — продольная арматура
Сварные связи выполняют по арматурным выпускам из панелей или приваркой накладок к ним и к закладным деталям панелей. Эта конструкция связей универсальна: ее можно применять при различной этажности зданий, в обычных и сложных грунтовых условиях, в сейсмостойком строительстве.
Сварные связи — основные конструктивные решения растянутых соединений во внутренних конструкциях зданий. В наружных стенах, где требуется проводить трудоемкие работы по защите сварных связей от атмосферной коррозии, часто применяют другие типы связей.
Связи типа «петля-скоба» образуют установкой стальных скоб в петлевые арматурные выпуски панелей. Прочность и деформативность таких связей находятся в прямой зависимости от прочности бетона замоноличивания, препятствующего разгибанию и выдергиванию концов скоб из петель. Минимальная марка бетона замоноличивания — М 200. Связи «петля-скоба» менее трудоемки, чем сварные, но уступают последним в прочности. Поэтому основная область применения замоноличенных петлевых связей — здания с малым шагом поперечных стен высотой не более 12 этажей. По высоте этажа устраивают две-три такие связи.
Болтовые связи аналогичны по металлоемкости сварным, менее трудоемки, но более деформативны при отсутствии натяжения. Соединение с натяжением ограничивает деформативность стыков.
Замковая связь самофиксации образуется при монтаже насадкой жесткой консольной закладной детали в виде горизонтального разомкнутого кольца («замок») в одной панели на вертикальный стальной стержень, закрепленный на жесткой консольной закладной детали в другой панели. Замковая связь обладает необходимой монтажной жесткостью, что позволяет устанавливать панели без временных креплений. Являясь одновременно монтажной и рабочей, замковая связь позволяет ускорить монтаж и обеспечить некоторое сокращение расхода стали и труда: благодаря ее жесткости допускается устраивать связь самофиксации только в одном уровне по высоте этажа. Связи самофиксации болтовые и петлевые применяют только в обычных условиях строительства.
Рис. 3. Связи панелей наружных стен с внутренними
а — сварная; б — петлевая; в — самофиксации; г — железобетонная шпоночная; 1 — панель наружной стены; 2 — то же, внутренней; 3 — петлевой арматурный выпуск; 4 — арматурная стыковая накладка; 5 — закладная деталь; 6 — шпоночный вырез; 7 — скоба; 8 — петлевой выпуск с вваренной стальной косынкой; 9 — стальной элемент самофиксации; 10 — шпонка; 11 — прямой арматурный выпуск; 12 — непрерывная вертикальная арматура
Дата добавления: 2015-04-24 ; Просмотров: 1934 ; Нарушение авторских прав?
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет