Бетонная опалубка подвергается различным нагрузкам и давлению. Расчеты нагрузок и давления на бетонную опалубку описаны в этой статье.
Опалубки или формы играют важную роль в строительстве, удерживая свежую бетонную смесь на месте, пока она не наберет необходимую прочность, благодаря которой может быть выдержан собственный вес.
Как правило, существуют различные нагрузки, которые могут действовать на опалубку. Вертикальные нагрузки являются одними из наиболее значительных нагрузок, действующих на опалубку, и обусловлены собственным весом опалубки и залитого бетона, а также живой нагрузкой рабочих и их оборудования.
Кроме того, на вертикальную опалубку действует внутреннее давление, вызванное поведением жидкого свежего бетона. Кроме того, для достижения устойчивости к боковым нагрузкам, например, ветровой нагрузке, необходимо предусмотреть боковое крепление.
Расчеты нагрузок и давления на бетонную опалубку
Ниже перечислены различные типы нагрузок и давлений, действующих на бетонную опалубку:
1. Вертикальные нагрузки на бетонную опалубку
Вертикальные нагрузки действуют на опалубку и могут состоять из мертвых нагрузок, таких как мертвая нагрузка на опалубку, стальная арматура, заложенная в формы, формованный свежий бетон, и живых нагрузок, таких как вес рабочих, оборудования и инструментов.
Рекомендуется рассчитывать вес материалов отдельно в случае тяжелой арматуры, чтобы указать точный вес единицы продукции.
ACI 347-04: Руководство по опалубке бетона указывают, что для обеспечения возможности работы рабочих и их инструментов, таких как стяжки, вибраторы и шланги, при проектировании горизонтальных опалубок следует использовать живую нагрузку не менее 2,4 кПа, а в случаях использования моторизованных тележек и колясок следует использовать минимальную живую нагрузку 3,6 кПа.
Кроме того, ACI 347-04 определяет расчетную комбинированную живую и мертвую нагрузку не менее 4,8 кПа или 6 кПа, если используются моторизованные тележки.
Наконец, собственный вес опалубки рассчитывается с использованием веса единицы продукции и размеров различных частей опалубки. Вес опалубки значительно меньше мертвой нагрузки свежего бетона и живой нагрузки конструкции. Поэтому при проектировании опалубки определяется припуск в виде наложенной нагрузки на квадратный метр для элементов опалубки.
Первоначальное предположение делается в пределах 0,239-0,718 кПа на основе опыта и проверяется после определения размеров элемента. Эта оценка зависит от того, что общий вес опалубки составляет 0,239-0,718 кПа.
2. Боковое давление на бетонную опалубку
Внутреннее давление, возникающее в результате накопления глубины уложенного бетона, действует на вертикальные опалубки, такие как стены и колонны. Во время вибрации и в течение короткого периода после вибрации свежий бетон, уложенный близко к верху и на небольшую глубину опалубки, ведет себя как жидкость и оказывает боковое давление на опалубку, равное вертикальному напору жидкости. Свежий бетон является зернистым с внутренним трением, но вибрация устраняет связи в смеси и создает жидкое состояние.
Существуют различные причины, такие как скорость укладки, температура бетона и внутреннее трение, которые влияют на боковое давление ниже контролируемой вибрацией глубины и делают боковое давление меньше, чем напор жидкости.
При медленном темпе вертикальной укладки свежий бетон успевает начать застывать. Кроме того, если температура бетона не низкая, время начала схватывания не является коротким.
Другие факторы, такие как движение поровой воды, возникновение трения и другие параметры, могут привести к снижению бокового давления. Различные типы цемента, добавки, заменители цемента, строительные методы могут влиять на уровень бокового давления.
В основном, давление бокового распределения бетона, которое основано на испытаниях, представлено на рисунке 1. Распределение начинается ближе к вершине в виде жидкости и достигает пикового значения на нижнем уровне. В целях проектирования предполагается, что предельное давление равномерно при консервативном значении.
Типичное и предполагаемое распределение бокового давления бетона на опалубку
Расчет бокового давления на бетонную опалубку
ACI 347-04 определяют, что боковое давление бетона рассчитывается по уравнению 1, если величина просадки свежего бетона больше 175 мм и он не уложен с нормальной внутренней вибрацией на глубину 1,2 м или менее.
Где:
P: боковое давление бетона, кПа
: Плотность бетона, кг/м3
g: Гравитационная постоянная, 9,81 Н/кг
h: Глубина залегания жидкого или пластичного бетона от верха укладки до точки рассмотрения в форме, м
Однако, ACI 347-04 гласит, что если величина просадки бетона не более 175 мм и он уложен с нормальной вибрацией на глубину 1,2 м или менее, то боковое давление бетона рассчитывается следующим образом:
Боковое давление на бетонную опалубку для колонн
С не менее 30Cw кПа, но ни в коем случае не более 
.
где:
Pmax: Максимальное боковое давление бетона, кПа
Cw: Коэффициент удельного веса, который приведен в
Cc: Коэффициент химического состава, который приведен в таблице
R: Скорость укладки бетона, м/ч
T: Температура бетона во время укладки, oC
Боковое давление на бетонную опалубку для стен
Боковое давление на бетонную опалубку для стен при скорости укладки, меньшей 2,1 м/ч, и высоте укладки не более 4,2 м.
С не менее 30Cw кПа, но ни в коем случае не более 
.
Боковое давление бетона для стен со скоростью укладки более 2,1 м/ч и высотой укладки более 4,2 м, а также для всех стен со скоростью укладки от 2,1 до 4,5 м/ч.
С минимальным значением 30Cw кПа, но ни в коем случае не более .
Таблица-1: Коэффициент удельного веса, Cw
Плотность бетона, кг/м3
Cw
Менее 2240
Cw=0,5[1+(w / 2320 кг/м3)], но не менее 0,80
2240 – 2400
1.0
Более 2400
Cw=w / 2320 кг/м3
Таблица-2: Химический коэффициент, Cc
Тип цемента или смеси
Cc
Тип I, II и III без замедлителей1
Тип I, II и III с замедлителем1
1.2
Другие виды или смесь, содержащая менее 70% шлака или 40% летучей золы без замедлителей1
Другие типы или смесь, содержащая менее 70% шлака или 40% летучей золы с замедлителем1
1.4
смесь, содержащая более 70 процентов шлака или 40 процентов летучей золы
1Замедлители включают любые добавки, такие как замедлитель, водоредуцирующий замедлитель, водоредуцирующая добавка среднего диапазона или водоредуцирующая добавка высокого диапазона (суперпластификатор), которые задерживают схватывание бетона.
Кроме того, для использования уравнения давления колонны определяются как вертикальные элементы, размеры которых в плане не превышают 2 м, а стены – как вертикальные элементы, по крайней мере, с одним размером в плане более 2 м.
Наконец, в формах колонн внутреннее давление передается на внешние связующие элементы на смежной стороне формы, которые используются в качестве связей между противоположными сторонами квадратной или круглой колонны. Кроме того, внутреннее давление в стеновых формах передается от фанеры, стоек или ригелей к натяжным связям, которые соединяют две противоположные стороны формы.
В дополнение к вышеупомянутым методам противостояния внутреннему давлению, элементы сопротивления, например, скобы, необходимы для противостояния внешним горизонтальным нагрузкам, которые стремятся опрокинуть стены, колонны, формы перекрытий, как показано на рисунке 2 и рисунке 3.
Схематическое крепление в опалубке перекрытия
Схема распорки в опалубке стен
3. Горизонтальные нагрузки на бетонную опалубку
Горизонтальные нагрузки могут возникать от таких сил, как ветер, сброс бетона, запуск и остановка оборудования, а наклонные опоры должны быть противопоставлены правильно спроектированным скобам и берегам.
При строительстве зданий предполагаемое значение этих нагрузок не должно быть меньше, чем большее из 1,5 KN/м от края перекрытия или 2% от общей мертвой нагрузки, распределенной как равномерная нагрузка на погонный метр края перекрытия, эти предположения определены ACI 347-04.
Укрепления для стеновых форм следует проектировать в соответствии с требованиями минимальных ветровых нагрузок ASCE 7-10 с поправками на более короткие интервалы повторения, которые можно найти в ASCE 37-02.
Для стеновых форм, подверженных воздействию элементов, в качестве минимальной расчетной ветровой нагрузки используется 0,72 кПа или более. Стены из арматуры должны быть рассчитаны на нагрузку не менее 1,5 KN/м длины стены, которая прикладывается сверху.
4. Специальные нагрузки на бетонную опалубку
Опалубку необходимо проектировать с учетом нестандартных условий строительства, таких как сосредоточенные нагрузки на арматуру, несимметричная укладка бетона, воздействие бетона, подаваемого машиной, подъем, нагрузки от перемещения формы.
Возведение стен над пролетами перекрытий или балок, которые до затвердевания бетона могут создавать нагрузку, отличную от той, на которую рассчитана несущая конструкция, является примером особых условий, которые должны быть приняты во внимание проектировщиком опалубки.
Читать далее:
Виды 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
Критерии проектирования деревянной опалубки для бетона с расчетными формулами
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
- Добавки (присадки) для бетона – виды, выбор, свойства, применение.
- Летучая зола – свойства, виды, механизм и применение.
- Влияние золы-уноса на долговечность бетона.
- Критерии проектирования деревянной опалубки для бетона с формулами расчета.
- Концепция проектирования высотных зданий из железобетона.
- Влияние летучей золы на свойства затвердевшего бетона.
- 15 видов добавок, используемых в бетоне.