Критерии проектирования деревянной опалубки для бетона с формулами расчета - Строительство и ремонт

Деревянные опалубки обычно используются в строительстве из-за простоты их применения. Рассматриваются различные критерии проектирования деревянной опалубки и их расчет.
Опалубка является важным временным строительным элементом при возведении сооружений. Она обеспечивает необходимую поддержку до тех пор, пока бетонная конструкция не наберет необходимую прочность и не сможет выдержать собственный вес в дополнение к приложенным нагрузкам.
Существуют различные материалы, например, сталь, алюминий, композитное волокно и дерево, из которых может быть изготовлена опалубка. Производители могут выпускать опалубки из стали, алюминия и композитного волокна, и их можно использовать непосредственно на основе информации и спецификации, предоставленной производителем.
Однако деревянная опалубка, как показано на рисунке 1, может быть изготовлена на строительной площадке, но ее необходимо правильно спроектировать. Существуют различные критерии, которые необходимо учитывать при проектировании деревянной опалубки.
В следующих разделах будут рассмотрены различные критерии проектирования опалубки.

Деревянная опалубка

Критерии проектирования деревянной опалубки для бетонного строительства

Ниже приведены различные критерии для проектирования деревянной опалубки для бетона

Коэффициент корректировки ASD для напряжений в пиломатериалах
Коэффициент общего размера элементов
Коэффициент устойчивости балки
Коэффициент устойчивости колонны
Коэффициент продолжительности нагрузки
Коэффициент площади опоры
Коэффициент влажности
Коэффициент применения плоских конструкций
Коэффициент безопасности для опалубочных приспособлений
Коэффициент повторного использования элементов
Изготовленные изделия из древесины
Поправочный коэффициент для напряжений в фанере

ASD Поправочный коэффициент для напряжений в пиломатериалах

Национальный стандарт проектирования деревянных конструкций 2015 года рекомендует различные поправочные коэффициенты для корректировки исходных расчетных значений (F) и, соответственно, достижения допустимых расчетных значений (F’) для напряжения изгиба, напряжения сдвига, опорного напряжения, напряжения сжатия и модуля упругости следующим образом:
Следует отметить, что поправочные коэффициенты в скобках применяются в случае фермы. Кроме коэффициентов в скобках, поправочные коэффициенты будут объяснены в следующих разделах

Коэффициент общего размера элемента

Этот коэффициент обозначается как (Cf), и в ходе испытаний было доказано, что размер элемента, который предполагается построить, влияет на напряжение, вызывающее разрушение. Поэтому необходимо учитывать размер элемента, что можно сделать путем умножения основных значений изгиба и сжатия на коэффициент размера.

Коэффициент устойчивости для балки при проектировании деревянной опалубки

Национальные технические условия на проектирование содержат рекомендации по значению коэффициента устойчивости балки (CL). В случае, когда сжимающая кромка прямоугольного изгибаемого элемента нестабильна, коэффициент устойчивости для балки рассчитывается по уравнению, приведенному в NDS 3.3.3.8.
Кроме того, национальная спецификация проектирования рекомендует принимать значения коэффициента устойчивости балки равным 1 для пиломатериалов, исходя из условий боковой поддержки и соотношения глубины и толщины элемента, что представлено в таблице 1.
Таблица-1: Коэффициент устойчивости балки в зависимости от соотношения глубины и ширины и условий боковой поддержки
Отношение глубины к ширине, b?d
Условие боковой опоры
Коэффициент устойчивости балки (CL)
b >= d < 2 Боковая опора не требуется 1 4>= b/d >2
Концы опалубки должны поддерживаться гвоздями, мостиками, сплошными перекрытиями на всю глубину или другими средствами
5 >= b/d >4
Край сжатия элемента должен удерживаться в нужном положении по всей его длине для предотвращения бокового смещения, а колебания должны быть предотвращены в концевой опорной точке элемента
6 >= b/d>5
Сжимающий край элемента должен удерживаться в своем положении с помощью подстилающего слоя или других средств, необходимо предотвратить боковое смещение в концевой опорной точке, и на расстоянии 20 см должны быть предусмотрены перемычки, диагональные поперечные связи или сплошной блок на всю глубину.
7>=b/d >6
Необходимо не только поддерживать точку торцевой опоры для предотвращения вращения, но и удерживать оба сжимающих края элемента в исходном положении.

Коэффициент устойчивости колонн при проектировании деревянной опалубки

Коэффициент устойчивости колонн, который обозначается как (Cp), определяется в соответствии с положениями национального стандарта проектирования. Значение коэффициента устойчивости колонны принимается равным 1, если боковое смещение сжимающего элемента предотвращается во всех направлениях путем обеспечения опор по всей длине элемента.
Однако, если такие элементы, как берега или скобы, могут разрушиться при смятии, а не при раздавливании, коэффициент устойчивости колонны уменьшает допустимое напряжение сжатия, которое параллельно естественным линиям (зернам) в древесине. Для расчета коэффициента устойчивости колонн используется следующее уравнение.

Где:
Fc*: эталонное расчетное значение сжатия параллельно естественной линии древесины (зерна) умножить на соответствующий поправочный коэффициент, кроме Cp, см. раздел 2.3 национальной проектной спецификации для деревянного строительства
c: принимается равным 0,8 для пиломатериалов, 0,85 для круглых лесоматериалов и брусьев, и 0,90 для конструкционного клееного бруса, конструкционного композитного бруса и поперечного клееного бруса.
FcE: рассчитывается путем применения следующих выражений

le: эффективная длина
le?d: больше коэффициента прочности относительно оси возможного смятия и обычно не превышает 50, за исключением коротких нагрузок во время строительства, в этом случае он может достигать 75.

Коэффициент продолжительности нагрузки для проектирования деревянной опалубки

Испытания показали, что предельная нагрузка, которую выдерживает древесина в течение короткого времени, значительно превышает максимальную нагрузку, которую выдерживает древесина в течение нормального времени. Это свойство древесины регулируется и упорядочивается путем применения коэффициента продолжительности нагрузки. В таблице-2 приведен коэффициент продолжительности нагрузки для определенной суммарной максимальной продолжительности нагрузки.
Следует отметить, что коэффициент продолжительности нагрузки для большинства опалубок принимается равным 1,15, но если различные части опалубки используются повторно в течение больших суммарных продолжительностей, то коэффициент продолжительности нагрузки должен быть уменьшен соответствующим образом для данной опалубки.
Таблица-2: Коэффициент продолжительности нагрузки, используемый для обеспечения кумулятивной максимальной продолжительности нагрузки
Продолжительность нагрузки
Коэффициент продолжительности нагрузки, CD
Продолжительность нагрузки > 10 лет
0.9
2 месяца < продолжительность нагрузки ? 10 лет 1.0 7 дней < продолжительность нагрузки ? 2 месяца 1.15 продолжительность нагрузки < 7 дней 1.25 Ветер/землетрясение 1.6 Удар 2.2

Коэффициент площади опоры для проектирования деревянной опалубки

Этот коэффициент используется для увеличения расчетных значений сосредоточенной нагрузки на древесину перпендикулярно зерну или естественным линиям древесины. Согласно национальной спецификации проектирования деревянных конструкций, коэффициент площади опоры применяется к опорам любой длины на конце элемента, а также ко всем опорам длиной 6 дюймов и более в любом другом месте.
Если вышеуказанные условия соблюдены, то коэффициент вычисляется по следующей формуле, в противном случае он равен 1.

lb: является мерой длины подшипника, параллельной текстуре древесины.

Коэффициент влажности

Если древесина потеряла около тридцати процентов своей влажности, ее прочность увеличится. Основные расчетные значения были установлены для древесины с содержанием влаги девятнадцать процентов или меньше.
Однако это содержание влаги может быть увеличено, поскольку древесина может подвергаться воздействию внешних условий. В этом случае необходимо применить коэффициент влажности для корректировки расчетных значений.

Коэффициент плоского применения

Когда древесина толщиной от 50,8 см до 101,6 см подвергается нагрузке по широкой стороне, она будет прогибаться вокруг слабой оси. В этой ситуации напряжение, вызывающее разрушение, будет больше на небольшую величину. Поэтому коэффициент использования плоской поверхности (Cfu) используется для корректировки основных расчетных значений напряжения при изгибе. В таблице 3 представлен коэффициент использования плоской поверхности.
Таблица-3: Коэффициент использования плоской поверхности
Ширина, мм
Толщина
50,8 мм и 76,2 мм
101,6 мм
50,8 и 76,2
—
101.8
1.1
127
1.05
152.4
203.2
254 и шире
1.2

Коэффициент безопасности для комплектующих опалубки

Подвесы, анкеры и стяжки являются примерами приспособлений, используемых в опалубке. Эти приспособления обычно изготавливаются из стали, и производители указывают либо предельную, либо допустимую прочность таких инструментов.
Таким образом, если указана предельная прочность, то ее следует умножить на коэффициент безопасности для получения допустимой прочности. Минимальные коэффициенты безопасности для вспомогательного оборудования предусмотрены стандартом ACI 347-04 и приведены в таблице 4.
Таблица-4: Минимальный коэффициент безопасности, используемый для вспомогательной опалубки
Опалубка
Тип конструкции
Коэффициент безопасности
Опалубка
Все виды применения
2
Формовые подвесы
Анкер формы
Опалубка выдерживает только вес формы и давление бетона
Опалубка выдерживает вес опалубки, бетона, живую нагрузку и ударную нагрузку конструкции
3
Анкерные вставки, используемые в качестве стяжек опалубки
Сборная железобетонная панель при использовании в качестве опалубки

Повторяющийся фактор использования элементов

Расчетные значения на изгиб умножаются на коэффициент повторного использования, если используются минимум три пиломатериала толщиной от 5,08 см до 10,18 см, например, брусья, балки, стойки, стропила, настил или другие подобные элементы с максимальным расстоянием между ними 60,96 см, соединенные между собой элементом, который может выдерживать расчетные нагрузки.
Пол, обшивка, подложка – примеры элементов, которые могут выдерживать и распределять расчетную нагрузку, могут быть использованы для соединения пиломатериалов. Как правило, коэффициент повторного использования составляет 1,15.

Промышленные изделия из древесины

Существуют различные изделия из древесины, которые могут быть использованы в строительстве опалубки, например, пиломатериалы из ламинированного шпона (рис. 2 и рис. 3), пиломатериалы с параллельными струнами (рис. 4 и рис. 5), пиломатериалы с ламинированными струнами (рис. 6).

Пиломатериалы из ламинированного шпона

Пиломатериалы из ламинированного шпона, используемые для изготовления опалубки

Параллельно-полосные пиломатериалы

Параллельно-полосные пиломатериалы, используемые в опалубке

Ламинированные многослойные пиломатериалы

Поправочный коэффициент для напряжений фанеры

Существуют три поправочных коэффициента, а именно: продолжительность нагрузки, коэффициент влажного использования и коэффициент опыта, которые применяются к допустимым значениям напряжения, предоставленным Ассоциацией инженерной древесины. Коэффициент продолжительности нагрузки такой же, как и для древесины, а коэффициент опыта и коэффициент влажного использования учитываются в допустимых напряжениях фанеры.
Читать далее:
Типы опалубки (опалубки) для бетонного строительства
Пластиковая опалубка для бетона – применение и преимущества в строительстве
Соображения по проектированию опалубки для бетона – основы проектирования опалубки для бетона
Нагрузки на бетонную опалубку и расчеты давления
Время снятия опалубки и технические условия
Измерение опалубки
Опалубка (опалубка) для различных конструктивных элементов – балок, перекрытий и т.д.
Контрольный список безопасных методов работы с опалубкой

Читайте далее: