СП 371.1325800.2017 «Опалубка. Правила проектирования»

Введение

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Настоящий свод правил составлен в целях совершенствования правил проектирования опалубки, повышения ее качества, совершенствования технологии опалубочных работ и возведения монолитных конструкций зданий и сооружений.

Свод выполнен авторским коллективом ООО «НТЦ «Стройопалубка» (канд. техн. наук Н.И. Евдокимов , Е.А. Евдокимова ) .

Дата введения - 2018-06-12

1Область применения

2Нормативные ссылки

В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:

ГОСТ 3916.1-96 Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона лиственных пород. Технические условия

ГОСТ 10705-80 Трубы стальные электросварные. Технические условия

ГОСТ 11539-83 Фанера бакелизированная. Технические условия

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ Р 52085-2003 Опалубка. Общие технические условия

ГОСТ Р 52086-2003 Опалубка. Термины и определения

СП 16.13330.2017 «СНиП II-23-81* Стальные конструкции»

СП 20.13330.2016 «СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия»

СП 64.13330.2017 «СНиП II-25-80 Деревянные конструкции» (с измене- нием № 1)

СП 128.13330.2016 «СНиП 2.03.06-85 Алюминиевые конструкции»

Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую отменен версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.

3Термины и определения

В настоящем своде правил применены термины по ГОСТ Р 52086.

4Общие положения

В зависимости от вида, размеров и объема бетонных конструкций, требованию к их качеству, способа производства работ выбирают тип применяемой опалубки. Классификация и типы опалубок приведены в ГОСТ Р 52085. Опалубка предназначена для эксплуатации во всех климатических районах на открытом воздухе (климатическое исполнение В категории 1 по ГОСТ 15150).

Конструкции опалубок следует считать по предельным прогибам (жесткости), которые в ряде случаев оказываются избыточными. В связи с этим важны выбор материалов формообразующих поверхностей с низкой адгезией к бетону и назначение специальных допусков формообразующих поверхностей и способов их стыковки.

Выбор класса опалубки при проектировании определяется технологией бетонирования, характером монолитных конструкций, необходимым качеством бетонных конструкций и их поверхностей. Применение опалубки 1-го класса во всех случаях не является обязательным и целесообразным.

5Конструкции опалубок

5.3Подбор сечений

Сечения назначают в зависимости от нагрузок и расчетной схемы опалубки. Сечения (подбор момента сопротивления W и момента инерции J ) назначают из условия:

где М - момент, кг ∙ м;

R - расчетное сопротивление, кг/см² материала;

где K - коэффициент, зависящий от схемы нагружения, q равномерно-распределенная нагрузка, кг/м, ℓ - пролет балки, м,

Е - модуль упругости материала в кг/см² , y - прогиб;

5.5Правила конструирования связей и замковых элементов

⧉❝5.5.1

Стяжки назначают в зависимости от нагрузок на опорные элементы . Площадь сечения стяжки F определяют из условия

где P - нагрузка, кг;

R - расчетное сопротивление материала, кгс/см² ; k - коэффициент условия работы, для стали k =0,9.

Диаметр круглого тяжа d вычисляют по формуле

⧉❝5.5.2

Замки должны обеспечивать надежное соединение элементов и быть устойчивы к вибрации. Для получения высококачественных поверхностей при соединении щитов замки следует изготовлять c точностью, обеспечивающей центрирование щитов при соединении. Литые замки следует изготовлять по выплавляемым моделям.

6Материалы для изготовления опалубки

• на стальную;
• алюминиевую;
• деревянную;
• комбинированную.

Наиболее эффективны применение деревянных балок и ферм, а также использование древесины в качестве палубы.

В качестве палубы для получения высококачественных поверхностей следует использовать ламинированную фанеру.

Для несущих и поддерживающих элементов следует применять стальные и алюминиевые конструкции. Алюминий имеет невысокую массу, из алюминиевых сплавов возможно прессовать оптимальные высокоточные профили опалубок.

Таблица 6.1

Расчетное сопротивление на сжатие и изгиб отливок из углеродистой стали марок 15Л - 1500 кг/см² , 25Л - 1800, 35Л - 2100, 45Л - 2500.

Расчетное сопротивление отливок из серого чугуна при растяжении и изгибе марок СЧ15 - 550 кг/см² , СЧ20 - 650, СЧ25 - 850, СЧ30 - 1000 кг/см² .

6.4Деревянные конструкции

⧉❝6.4.1

Деревянные конструкции следует проектировать согласно требованиям СП 64.13330.

⧉❝6.4.2

Из древесины изготовляют: а) полностью деревянную опалубку; б) балки и фермы в качестве несущих элементов опалубки, как стен, так и перекрытий; в) доски в качестве палубы; г) фанеру в качестве палубы. Для получения высококачественных поверхностей следует применять ламинированную фанеру (с запрессованными фенольными пленками). Запрессование фенольных пленок проводят на прессах с подогревом плит; д) клееные конструкции в качестве несущих элементов.

⧉❝6.4.3

При использовании деревянных и древесных конструкций следует иметь в виду влияние влажности на прочностные показатели и значительную разницу показателей при работе вдоль и поперек волокон.

⧉❝6.4.4

Для конструкций опалубки применяют древесину хвойных пород. Не допускается в качестве палубы использовать древесину дуба в связи с ее кислой средой, что препятствует твердению бетона и вызывает разрушения и отслоения бетонных поверхностей.

⧉❝6.4.5

При использовании древесины следует учитывать, что при изменении влажности (выше или ниже точки насыщения волокон - 25 % - 30 %)) происходят разбухание или усушка древесины и деформация конструкций опалубки. Величина деформации досок зависит в том числе от того, из какой части ствола выпилена доска (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1

При снижении влажности в досках тангенциальной распиловки возникают корытообразные деформации. Доски радиальной распиловки при усушке уменьшаются в поперечном сечении.

⧉❝6.4.6

Характеристики древесины и фанеры приведены в приложении Г.

7Нагрузки и данные для расчета опалубки

7.3Горизонтальные нагрузки

⧉❝7.3.1

Максимальное давление бетонной смеси на опалубку Р max, кг/м² , принимают равным гидростатическому с треугольной эпюрой (рисунок 7.1) при уплотнении бетонной смеси наружными вибраторами, а также внутренними при радиусе действия вибратора.

Рисунок 7.1

где h - высота бетонирования, м; γ - объемная масса бетонной смеси;

Для тяжелых бетонов принимают γ = 2500 кг/м³ , для других бетонов (в т. ч. легких и сверхтяжелых) - по фактической массе (давление соответственно уменьшается или увеличивается пропорционально массе).

Результирующее давление, кг/м² , равно площади эпюры и составляет

⧉❝7.3.2

При послойном бетонировании с уплотнением каждого слоя внутренними вибраторами максимальное давление (рисунок 7.2) равно

Рисунок 7.2

где γ - объемная масса бетонной смеси, кг/м³ ;

V - скорость бетонирования (скорость заполнения опалубки по высоте), м/ч;

К 1 - коэффициент, учитывающий влияние подвижности (жесткости) бетонной смеси;

К 2 - коэффициент, учитывающий влияние температуры бетонной смеси; h max - высота, на которой достигается максимальное (гидростатическое) давление бетонной смеси, м

Коэффициенты К 1 и К 2 приведены в таблице 7.3 и 7.4.

Таблица 7.3

Коэффициент К 1	Подвижность смеси с осадкой конуса (ОК), см
0,8	0-2
1,0	2-7
1,2	8 и более

Таблица 7.4

Коэффициент К 2	Температура бетонной смеси, °С
1,15	5-10
1,0	10-25
0,85	свыше 25

⧉❝7.3.3

При расчете на прочность нагрузки при вибрировании бетонной смеси принимают 400 кгс/м² .

⧉❝7.3.4

Коэффициенты надежности при расчете давления бетонной смеси принимают по таблице 7.5.

⧉❝7.3.5

Ветровые нагрузки при монтаже и демонтаже опалубки принимают по СП 20.13330.

Таблица 7.5

Нагрузки	Коэффициент
Вибрирование бетонной смеси	1,3
Боковое давление бетонной смеси	1,3
То же при бетонировании колонн	1,5
Динамические при выгрузке бетонной смеси в опалубку	1,3

8Гидростатическое давление

Давление зависит от высоты столба жидкости и ее плотности.

Р где S - площадь.

Рисунок 8.1

Среднее давление в точке А действует на центр тяжести и равно

Р

Рисунок 8.2

Рисунок 8.3

Статический момент J ст вычисляют по формуле

Момент инерции относительно центральной оси вычисляют по формуле

J

Эпюра давления показана на рисунке 8.4.

Рисунок 8.4

Давление в точке В определяется уравнением Р = γ h.

Давление распространяется на стенку площадью S:

Рисунок 8.5

Реакция опор (нагрузка на стяжки установленные между щитами опалубки) в этом случае будет выражаться формулами:

R

Поперечную силу Q в сечении m -n определяют вычитанием заштрихованной части нагрузки из реакции R 1 :

Q

Эпюра поперечных сил представляет собой параболическую кривую aсb , изгибающий момент M в сечении m -n определяют по формуле

Момент изображен кривой a 1 c 1 b 1, максимальный момент М max проявляется в точке с 1, где поперечная сила меняет свой знак, т. е. при x = ℓ √3 .

9Боковое давление бетонной смеси на опалубку

Кроме того, наружная вибрация ухудшает качество бетонных поверхностей, так как пузырьки воздуха стремятся к источнику вибрации. Поэтому при проектировании опалубки ее не рассчитывают на использование наружных вибраторов.

По тем же причинам давление зависит от степени армирования (повышается в мало- и неармированных конструкциях).

Давление зависит от вида и состава цемента, состава бетонной смеси, добавок в бетон, вида заполнителей, В/Ц отношения, подвижности и температуры смеси. С увеличением подвижности (особенно для литых смесей) давление значительно увеличивается. Существенное влияние оказывают сроки схватывания цемента, температура смеси и температура наружного воздуха, влияющая в т. ч. на сроки схватывания. Давление тем выше, чем ниже температура бетонной смеси. Существуют и другие факторы, в т. ч. герметичность опалубки, так при потере воды при вибрировании из-за щелей и неплотности и дренажа при использовании специальных поверхностей опалубки, сетки в качестве несъемной опалубки давление значительно понижается.

При проектировании необходимо учитывать погрешности строительного производства.

• В 9.10 - 9.12 приведены некоторые корректировки расчетных схем.

Рисунок 9.1

Рисунок 9.2

Рисунок 9.3

Рисунок 9.4

Приведены максимальные нагрузки в зависимости от V с учетом всех коэффициентов надежности.

10Расчет и правила проектирования опалубки

• а) по прочности;
• б) жесткости (в зависимости от допустимых прогибов).

Сопротивление R должно быть не менее расчетного сопротивления R p , кгс/см² , равного где M - момент, кг ∙ м (кг ∙ см);

W - момент сопротивления, м³ (см³ );

где R 1 - расчетная характеристика материала;

K - коэффициент надежности.

Расчетные характеристики зависят от применяемого материала.

Геометрические характеристики профилей (сечений) приведены в приложении Е.

где Е - модуль упругости материала, кг/см² ;

J момент инерции, см 4 , зависящий от сечения профиля.

Прогиб y , см, при сосредоточенной нагрузке вычисляют по формуле y = где P - сосредоточенная нагрузка, кг (т); ℓ - пролет балки, м;

К - коэффициент в зависимости от расчетной схемы.

Прогиб y при равномерно распределенной нагрузке вычисляют по формуле y =

где q равномерно распределенная нагрузка, кг/м.

Прогибы вертикальных конструкций назначают в соответствии с проектными требованиями к поверхности стен и других вертикальных конструкций. Прогибы могут составлять ℓ /200, ℓ /275, ℓ /300, ℓ /400. Для конструкций подземного строительства (например, фундаменты, стены подвалов) прогиб составляет ℓ /275 (может быть назначена другая величина в зависимости от проектных требований).

Для высококачественных бетонных поверхностей прогиб поверхности после распалубки, не требующей дополнительной отделки, должен быть y = ℓ /400.

Из характеристик W и J следует, что жесткость увеличивается с увеличением высоты профиля. При увеличении высоты профили опалубки следует дополнительно проверять на устойчивость.

10.5Правила проектирования опалубки вертикальных конструкций.

⧉❝10.5.1

Расчетные схемы опалубки выбирают в зависимости от экономических соображений - стоимость конструкций опалубки, стоимость материалов (металл, алюминий, фанера, дерево и т.д.), опорных конструкций (стяжек), трудоемкости монтажа и демонтажа опалубки.

Увеличение числа стяжек позволяет запроектировать опалубку с низкими стоимостью и материалоемкостью.

⧉❝10.5.2

Разборные конструкции опалубок (рисунки Б.3 - Б.5), состоящие из набора несущих элементов разной гибкости и несущей способности, с возможностью установки с различным шагом, в т. ч. с меньшим шагом согласно эпюре в зоне максимального давления, позволяют в наибольшей степени оптимизировать конструкцию.

Такая конструкция требует разработки монтажных схем элементов опалубки на строительной площадке с расчетом и разработкой схем сборки конкретных панелей и блоков в зависимости от технологии бетонирования.

⧉❝10.5.3

Модульная опалубка (рисунки Б.1 и Б.2) имеет постоянные характеристики по прочности и жесткости. Допускается устанавливать поперечные ребра с различным шагом, в т. ч. увеличенным в зоне меньших нагрузок. Последний вариант определяет установку щитов с четной ориентацией (верх - низ).

⧉❝10.5.4

Модульная универсальная опалубка с независимой установкой щитов не только по вертикали, но и по горизонтали имеет наибольшее применение из-за простоты конструкции, легкости монтажа и демонтажа и возможности использования ее для возведения различных монолитных конструкций. Материалоемкость данного вида опалубки выше оптимально собранных разборных опалубок.

⧉❝10.5.5

Для сборки опалубки с использованием модульных щитов применяют вставки между щитами (рисунок 10.1), угловые щиты (рисунок Б.1), внутренние и наружные, шарнирные щиты (для сборки опалубки с углом соединения, отличным от 90°), а также специальные замки (в т. ч. стяжки с дополнительной опорой) для сборки опалубки в «мельницу» (рисунок Б.2) в угловых соединениях стен, а также колонн.

⧉❝10.5.6

Для получения высококачественной бетонной поверхности после распалубки в модульной опалубке следует применять высокоточные профили, определяющие точность стыковки формообразующих поверхностей щитов (рисунок 10.2), центрирующие замки.

Рисунок 10.1

1 - ребро защиты торца фанеры; 2 - карман для герметика и удобства установки фанеры; 3 - запас для уменьшения площади соприкосновения при стыковке щитов; 4 - опора установки второго замка; 5 - опора установки центрирующего замка соединения щитов; 6 - опорные площадки стыковки щитов

Рисунок 10.2

1 - щиты; 2 - замок; 3 - клин; 4 - фанера; 5 - специально организованные углубления в бетонной поверхности

Рисунок 10.3

В связи с тем что выравнивание формообразующих поверхностей проводят по наружной поверхности щита, следует применять высокоточные замки (рисунок 10.3). При использовании литых замков их литье выполняется по выплавляемым моделям с низкими допусками, которые должны назначаться с учетом расстояния от наружной поверхности щита до опорных поверхностей.

⧉❝10.5.7

Изготовление высокоточных профилей оптимальной конфигурации достигается применением прессованных профилей из алюминиевых сплавов. Такие профили изготовляют с большей точностью по сравнению со стальными. Они могут прессоваться с опорными площадками для замков на различном расстоянии от наружной поверхности. В этом случае следует применять замки с увеличенными опорными элементами. Замки с удлиненными захватами позволяют собирать крупногабаритные панели из модульных щитов неизменяемых габаритов при многократном монтаже без переборки. Удлиненные замки с опорой на минимальном расстоянии от формообразующих поверхностях устанавливают дополнительно при сборке панелей.

⧉❝10.5.8

Количество опор (стяжек) и их расстояние определяет значение изгибающего момента М , прогиба y , характеристику профилей и несущую способность тяжей. Выбор расчетной схемы определяется технологией бетонирования, характером монолитных конструкций и экономическими обоснованиями. Бо ́ льший шаг установки тяжей снижает трудоемкость работ при увеличении материалоемкости опалубки.

⧉❝10.5.9

Пример расчета модульных щитов приведен в приложении Е. 10.5.10 Схема установки стяжек (опор) приведена на рисунке 10.4.

1 - щит; 2 - шайба; 3 - гайка; 4 - стяжка; 5 - трубка; 6 - конус

Рисунок 10.4

⧉❝10.5.11

При бетонировании многоступенчатых конструкций типа ступенчатых фундаментов (рисунок 10.5) следует учитывать дополнительные вертикальные нагрузки, в ряде случаев (при непрерывном или скоростном бетонировании) требуется установка дополнительной горизонтальной опалубки.

⧉❝10.5.12

При установке наклонной опалубки возникают вертикальные нагрузки на наклонный щит (рисунок 10.6), описываемые зависимостью Р = Р max ∙ cos α , что требует дополнительного закрепления от вертикального смещения.

Рисунок 10.5

Рисунок 16

10.6Правила проектирования опалубки перекрытий (горизонтальных поверхностей)

⧉❝10.6.1

Схема опалубки перекрытий показана на рисунках Б.6 - Б.8. Нагрузки при бетонировании перекрытий передаются на вертикальные (или наклонные) несущие элементы. При наклонной установке опор (рисунок 10.7)

Р

Р

Рисунок 10.7

⧉❝10.6.2

В качестве вертикальных несущих элементов применяют:

• а) отдельные стойки;
• б) рамы; в) пространственные конструкции, в которых стойки (как при наращивании по высоте, так и одного яруса (этажа)) объединяются связями в продольном и поперечном направлениях.

При расчете стоек, рам и пространственных конструкций следует вводить коэффициент безопасности S = 2,8, на который должны быть разделены все расчетные нагрузки. При проектировании двутавровых клееных балок перекрытий как целиком из хвойных пород, так и со стойками из фанеры следует вводить

коэффициент надежности K =1,4, расчетное сопротивление R р = R K , расчетный прогиб y p = k y .

⧉❝10.6.3

При использовании рам и пространственных конструкций значительное влияние на несущую способность оказывает соотношение моментов инерции ( J ) вертикальных элементов и горизонтальных связей.

⧉❝10.6.4

Металлические стойки выполняют из основного элемента и выдвижной части на различную высоту опалубки перекрытий (рисунок Б.6).

10.6.5 Одновременное действие изгиба и сжатия (продольный изгиб)

Следует учитывать определенное критическое значение сжимающей силы. Для призматического стержня с шарнирно закрепленными концами (рисунок 10.8) критическую силу определяют по формуле Эйлера:

где Р - нагрузка; ℓ - длина стержня.

Рисунок 10.8

Из формулы (10.8) следует, что нагрузка зависит не от предела прочности материала стержня, а исключительно от характеристик поперечного сечения J и модуля упругости Е . Увеличить момент инерции возможно без увеличения площади поперечного сечения путем размещения материала на удалении от главных осей инерции, при этом прочность (момент сопротивления W ) растет незначительно. С точки зрения увеличения жесткости трубчатые сечения более эффективны, чем сплошные. Уменьшая толщину стенки труб и увеличивая поперечные размеры, увеличивают несущую способность. Однако существует низший предел толщины стенки, и вместо продольного изгиба всего стержня происходит местный продольный изгиб.

• 10.6.5.1 Величина критической нагрузки Р кр в значительной мере зависит от способа закрепления стержня с введением коэффициента расчетной длины μ , поэтому формула (10.8) принимает вид

Величина где λ - гибкость стержня;

10.6.5.2 Значения μ в зависимости от закрепления концов стержня и промежуточных закреплений приведены в приложении Ж.

10.6.5.3 При Р > Р кр прогиб стержня не пропорционален Р .

10.6.5.4 Критическое напряжение σ кр вычисляют по формуле σ где F - площадь сечения; σ

где i - радиус инерции сечения, вычисляемый по формуле

σ

Из формулы (10.14) следует, что σ кр возрастает по мере увеличения гибкости стержня и при достижении σ кр предела пропорциональности формула Эйлера становится неприменимой, при

Предельная гибкость для стали λ ≥ 100, в этом случае применяют формулу Ясинского: σ

где a , b - табличные коэффициенты, определяемые эмпирически.

Условную гибкость определяют по формуле

⧉❝10.6.6

Расчет на прочность элементов, подверженных центральному растяжению или сжатию силой Р , выполняют по формуле

где F - площадь сечения;

R - расчетное сопротивление.

⧉❝10.6.7

Расчет на устойчивость сплошностенчатых элементов, подверженных центральному сжатию, выполняют по формуле

где φ - коэффициент продольного изгиба.

Значения φ для стали приведены в приложении Д СП 16.13330.2017, для алюминия - в приложениях Г и Е СП 128.13330.2016.

10.6.8 Расчет отдельностоящих телескопических стоек (рисунок 10.9)

Коэффициенты расчетной длины μ для нижнего участка следует принимать в зависимости от отношения

Рисунок 10.9

Значения μ приведены в таблице И.2 приложения И СП 16.13330.2017.

Коэффициент расчетной длины μ 2 для верхнего элемента стойки вычисляют по формуле

10.6.8.1 Несущую способность стойки вычисляют по формуле

где S - коэффициент продольной устойчивости (безопасности), равный 2,8 для стали.

10.6.8.2 Опора на стойки осуществляется через продольные балки (рисунок 10.9, б ), которые устанавливают попарно при наращивании по длине. Возможна установка в опорную вилку одной балки, что приводит к возникновению эксцентриситета е . Поэтому при расчете стоек (в т. ч. стоек рам) следует вводить поправку на внецентренные нагрузки с учетом е .

Внецентренная нагрузка на стойку - обычное явление при монтаже опалубки (в т. ч. при установке продольных и поперечных балок различных ширины и характеристик).

10.8.6.3 Изгиб стойки парой сил (рисунок 10.10) Рe вызывает нормальные напряжения. P∙e∙y J -полное напряжение.

Рисунок 10.10

Для прямоугольного поперечного сечения при y = h /2

При ℯ < h /6 знак напряжений не меняется, при ℯ = h /6 наибольшее сжимающее напряжение равно 2P bh и напряжение на противоположной стороне поперечного сечения равно нулю, при ℯ > h /6 знак напряжений меняется, тогда

где iz - радиус инерции относительно оси Z .

Уравнение (10.26) допускается применять для других форм поперечного сечения.

При внецентренной нагрузке (рисунок 10.11) f

Рисунок 10.11

При увеличении Pℓ резко увеличиваются прогибы, быстрее, чем увеличивается P , и при Pℓ = π/2 прогибы = ∞ .

Максимальный момент возникает в нижнем заделанном конце стойки

10.6.8.4 Количество стоек на перекрытие определяется делением общей нагрузки q на расчетную несущую способность стойки q / P .

Уравнение изогнутой оси

10.6.8.5 Нагрузки на стойку, возникающие при бетонировании балочных (ребристых) перекрытий, показаны на рисунке 10.12.

Рисунок 10.12

Примечание - У несвободной рамы крепление связей к стойкам не имеет свободу перемещения в плоскости рамы.

Рисунок 10.13

⧉❝10.6.9

При расчете рам (рисунок 10.13) коэффициент расчетной длины μ вычисляют по формуле

10.6.9.1 При соотношении H ℓ > 6, где H - высота рамы (собранной колонны), ℓ - ширина рамы , следует проверять общую устойчивость опалубки.

10.6.9.2 При нагрузке на раму происходят изгибы стержней (рисунок 10.14).

Рисунок 10.14

Симметричное выпучивание вызывает реактивные изгибающие моменты М .

Если J J 1 и ℓ1 ℓ велико, т. е. сопротивление горизонтальных связей незначи- тельно, критическая нагрузка приближается к P кр = π 2 E ∙J ℓ 2 . Если эти соотношения, наоборот, невелики сопротивление горизонтальных связей увеличивается, критическая нагрузка приближается к P кр = π 2 E ∙J ℓ 2 .

При раме со всеми стержнями одинакового поперечного сечения ( ℓ = ℓ1 и J = J 1 ) критическая нагрузка равна

10.6.9.3 Для разборных рам с шарнирным соединением связей (свободная рама)

⧉❝10.6.10

Для расчета пространственных стоек, объединенных в продольном и поперечном направлениях, а также рам при многоярусной установке с шарнирным креплением коэффициенты n и p приведены в таблице 10.1 (см. также рисунок 10.15).

Таблица 10.1 - Коэффициенты n и p для пространственных стоек

Ярус	Однопролетные стойки	Многопролетные стойки
Верх- ний	n = J 1 ∙ℓ ℓ 1 ∙J P = J 1 ∙ℓ ℓ ∙J	n = 2к(n 1 +n 2 ) к+1 P = к(P 1 +P 2) к+1
Сред- ний	1 n = J 1 ∙ℓ ℓ 1 ∙J P = J 1 ∙ℓ ℓ 1 ∙J	n = к(n 1 +n 2 ) к+1 P = к(P 1 +P 2) к+1
Ниж- ний	n = J 1 ∙ℓ ℓ 1 ∙J = J 1 ∙ℓ ℓ 1 ∙J	n = к(n 1 +n 2 ) к+1 P = 2к(P 1 +P 2) к+1

Рисунок 10.15

10.6.11 Коэффициент расчетной длины μ (свободная рама)

расчетная нагрузка где S = 2,8.

⧉❝10.6.12

Следует проверять расчет на устойчивость опалубки по формулам:

10.7Особенности проектирования некоторых типов опалубки

⧉❝10.7.1

Расчет опалубок всех типов сводится к расчету продольных и поперечных несущих элементов, как отдельных (разборная опалубка), так и каркасов (щитов и блоков, в т. ч. модульных щитов).

10.7.2 Объемно-переставная опалубка

Эпюра нагрузок и варианты поддерживающих элементов опалубки перекрытий показаны на рисунке 10.16, усилие составляет:

Рисунок 10.16

10.7.3 Скользящая опалубка

• 10.7.3.1 На щиты опалубки действуют как боковое давление бетонной смеси, так и нагрузки при подъеме, вызываемые трением бетонной смеси.
• 10.7.3.2 Щиты закрепляют на стойках домкратных рам с наклоном (конусностью) в пределах ℓ /500 ℓ /200 высоты щита, при высоте щита 1-1,2 м отклонение низа щита от вертикального составляет 5-7 мм. Нагрузки на площадь щита должны соответствовать данным, приведенным в приложении Е.
• 10.7.3.3 При послойном бетонировании по всему периметру здания (сооружения) максимальные нагрузки не достигают величины гидростатического давления.
• 10.7.3.4 Для предотвращения срывов бетона при подъеме опалубки масса бетонной смеси, контактирующей с опалубкой, должна быть больше силы трения.

В зависимости от качества поверхности формообразующих поверхностей минимальная толщина стен составляет от 8 до 18 см.

• 10.7.3.5 Наибольшие усилия возникают при начальном заполнении опалубки бетонной смесью неподвижной опалубки и первом подъеме.
• 10.7.3.6 Усилие, необходимое для подъема опалубки, F, кг, вычисляют по формуле

F

где φ - коэффициент трения;

F 0 - давление бетона на опалубку, кг/м² ; σн - нормальное сцепление, кг/см² ;

S - площадь контакта, м² (см² ).

Усилие подъема удобнее выражать через удельное тангенциальное сцепление τА и удельное трение τ . Значения этих показателей для бетона марки 150 приведены в таблице И.1.

Усилие подъема FА = τА ∙ S А . Показатели Fi и Si следует уточнять и постоянно корректировать.

• 10.7.3.7 Домкратные рамы воспринимают нагрузки от щитов опалубки, подмостей и рабочего пола. Нагрузки на рабочий пол принимают по 7.1.

Нагрузки на рабочий пол должны уточняться в ППР, т. к. они зависят от дополнительного технологического оборудования, предусмотренного ППР, в т. ч. предусмотренного запаса арматурных стержней, возможного расположения бадей с бетонной смесью, а также характеристик подъемного оборудования.

• 10.7.3.8 Для предотвращения изгиба домкратных стержней и возможности их извлечения после возведения сооружения к домкратной раме крепят защитные трубки домкратных стержней.
• 10.7.3.9 Подъемное оборудование должно позволять осуществление при подъеме «шага на месте» и автоматическое регулирование процесса подъема.

АПриложение А. Основные обозначения величин

Е - модуль упругости; F - площадь сечения; h ( H ) - высота опалубки; i - радиус инерции сечения; J - момент инерции; М - изгибающий момент; P - сосредоточенная нагрузка, давление бетонной смеси; Р кр - критическая нагрузка при продольном изгибе; Q - поперечная сила; q - равномерно распределенная нагрузка; R - расчетное сопротивление; R 1, R 2 - реакция опор, нагрузки на стяжки; V - скорость бетонирования; W - момент сопротивления; y - прогиб; γ - объемная масса; λ - гибкость стержня; λ ̅ - условная гибкость; μ - коэффициент расчетной длины; σ - напряжение; φ - коэффициент продольного изгиба.

Приложение Б

Схемы опалубок разных типов

1 - подмости; 2 - угловой щит; 3 модульные щиты; 4 замки соединения щитов; 5 - подкос; 6 стяжка

Рисунок Б.1 -Крупнощитовая модульная опалубка стен

1 щиты (собранные в «мельницу»); 2 подмости; 3 подкос

Рисунок Б.2 -Крупнощитовая модульная опалубка колонн

1 вертикальные фермы; 2 схватки; 3 подкос; 4 подмости; 5 палуба (фанера)

Рисунок Б.3 -Крупнощитовая разборная опалубка стен на деревянных и стальных балках

1 фанера; 2 вертикальная балка; 3 сдвоенные балки

Рисунок Б.4 -Крупнощитовая разборная опалубка на деревянных балках

1 палуба (фанера); 2 горизонтальные балки (схватки); 3 вертикальные балки; 4 подмости

Рисунок Б.5 -Разборная крупнощитовая опалубка

1 телескопические стойки; 2 тренога; 3 продольные балки; 4 поперечные балки; 5 ограждение

Рисунок Б.6 -Разборно-переставная опалубка перекрытий на стойках

1 - рамы; 2 домкрат; 3 продольные балки; 4 поперечные балки; 5 - ограждение

Рисунок Б.7 -Разборно- переставная опалубка перекрытий на рамах

1 стойки; 2 шарнирное соединение; 3 домкрат; 4 - вилки балок

Рисунок Б.8 -Система пространственных стоек опалубки перекрытий

1 несущая ферма; 2 домкрат; 3 поперечные балки; 4 палуба (фанера)

Рисунок Б.9 -Крупнощитовая (столовая) опалубка перекрытий

1 - опалубка подколонника; 2 опалубка ступеней; 3 отжимное устройство

Рисунок Б.10 - Блок-форма ступенчатых фундаментов

1 щиты; 2 угловые соединения; 3 связи; 4 вертикальная стойка

Рисунок Б.11 - Блочная опалубка

а -Побразная опалубка: 1 -Г-образный блок; 2 -распалубочный механизм; 3 центральная вставка; 4 домкрат; 5 - ролик б - Г-образная опалубка; в - Г-образная полусекция Г-образной опалубки

Рисунок Б.12 Объемно-переставная опалубка

1 наружные подмости; 2 гидродомкрат с регулятором горизонтальности; 3 домкратная рама; 4 рабочий пол; 5 щит опалубки; 6 домкратный стержень; 7 подвески; 8 внутренние подмости; 9 наружные подмости; 10 кронштейн подмостей

Рисунок Б.13 - Скользящая опалубка

ВПриложение В. Характеристика опалубок различных типов и область их применения

Таблица В.1

ГПриложение Г. Характеристики древесины и фанеры

Таблица Г.1 - Плотность древесины и фанеры

Примечания

1 Плотность свежесрубленной древесины хвойных и мягких пород следует принимать равной 850 кг/м³ , твердых лиственных пород - 1000 кг/м³ .

• 2 Плотность клееной древесины следует принимать как для неклееной.
• 3 Плотность обычной фанеры следует принимать равной плотности древесины шпонов, а бакелизированной - 1000 кг/м³ .

Таблица Г.2 -Расчетные сопротивления ели и лиственницы европейской

В килограммах на квадратный сантиметр

Окончание таблицы Г.2

* При переводе значений в мегапаскали (МПа) все показатели уменьшаются примерно в 10 раз, кг/см² ≈ 0,1 МПа (кг/см² = 980066,5 Па; кг/мм² = 9,80665 ∙10 6 Па).

При использовании мегапаскалей в дальнейших расчетах следует иметь в виду, что размерность Па = кг м∙с 2 .

Примечания

• 1 Расчетные сопротивления следует умножать на коэффициент условия работы на открытом воздухе 0,85.
• 2 Для опалубки, учитывая кратковременные действия нагрузок, принимают коэффициент, равный 1,2.
• 3 Коэффициент для расчетных сопротивлений других древесных пород приведен в таблице Г.3.

Таблица Г.3

Таблица Г.4 -Расчетные сопротивления строительной фанеры

Продолжение таблицы Г.4

Окончание таблицы Г.4

* При переводе значений в мегапаскали (МПа) все показатели уменьшаются примерно в 10 раз, кг/см² ≈0,1 МПа (кг/см² = 980066,5 Па; кг/мм² = 9,80665 ∙10 6 Па).

При использовании мегапаскалей в дальнейших расчетах следует иметь в виду, что размерность Па = кг м∙с 2 .

Таблица Г.5 -Модуль упругости и коэффициент Пуассона фанеры

Примечание - Для условий работы опалубки модуль упругости древесины и фанеры принимают с коэффициентом 0,85. Модуль упругости при расчете по предельным состояниям древесины вдоль волокон Е = 100000 кг/см² , поперек волокон E = 4000 кг/см² . При расчетах на устойчивость и по деформации модуль упругости древесины принимают равным E 1 = 300∙ R , для фанеры Eф 1 = 250 R , где R - расчетное сопротивление сжатию древесины и, соответственно, фанеры.

Приложение Д

Моменты инерции J , моменты сопротивления W и радиусы инерции i некоторых сечений

Таблица Д.1

Продолжение таблицы Д.1

Окончание таблицы Д.1

Примечание - При наличии утолщений круглого сечения (бульб) алюминиевого профиля момент инерции при кручении J увеличивается на n ∙ π ∙d 4 32 , где n - число бульб в сечении, d - диаметр бульб.

ЕПриложение Е. Расчет модульных щитов

Е.1 Принимают размеры щитов h = 3 м, ширину b = 1,0 м. При иной ширине щита b = 0,3; 0,6; 0,9; 1,2; 1,5 нагрузки умножают на соответствующую ширину щита b при максимальной нагрузке:

• а) гидростатической;
• б) расчетной.

Е.2 Эпюра давления при гидростатической нагрузке с опорами на концах щита показана на рисунке 9.2.

При размерности в килограммах (кг) и сантиметрах (см)

Р =112,5 кг∙см, q = 0,75 кг/см² ·100 см = 75 кг/см,

Необходимое значение W составит

• для стальной опалубки W ≥ M R ≥ 199,7 см³ ;
• алюминиевой W ≥ 360,6 см³ .

Для прогибов l /400 необходимый для стали момент инерции должен отвечать условию J ≥ 400·ql³ E =1257/2 ≥625,7 см 4 (при установке щитов одновременно нагружены два профиля).

Щиты с такими показателями малопригодны, поэтому необходимо менять расположение опор (установку стяжек), а также вводить дополнительные промежуточные опоры.

Е.3 Схема нагрузок с двумя консолями показана на рисунке Е.1.

На рисунке Е.1, а , приведена эпюра поперечных сил Q , M - эпюра моментов M , M 1 - эпюра моментов от условной единичной силы Р =1 для расчета прогибов; на рисунке Е.1, б , приведена схема равномерно распределенных нагрузок.

Для разборной опалубки возможно подбирать оптимальную установку опор, для модульных универсальных щитов принимают симметричную расстановку.

Рисунок Е.1

Определяют реакцию опор:

Расчет проводят слева направо по участкам:

при x = 2,4 м Q 2 = 5,15 т; M 2 = 1,26 т ∙ м

Максимальный момент при Q = 0; 2,05 = P x 2 ℓ 2 ; x = 1,28.

Таким образом, M = 0 на пролете 1,8 м при x = 2,05 м.

Двойное интегрирование и нахождение постоянных интегрирования дает результат:

Тот же результат должен быть получен при решении с помощью способа Верещагина.

Е.4 Во избежание длительных расчетов допускается заменить треугольную нагрузку на эквивалентную равномерно распределенную с заменой q = 7,5 т/м на 3,75 т/м.

Такой расчет дает несколько завышенные результаты, что приемлемо, ввиду множества неопределенных факторов при косом изгибе профиля. Кроме того, при расчете вертикальных ребер щитов следует учитывать, что на них создается не равномерно распределенная нагрузка, а сосредоточенные нагрузки по количеству поперечных ребер.

Рисунок Е.2

При соединении соседних щитов стяжки (опора) устанавливаются на один щит, соседний щит опирается на гайку или шайбу (рисунок Е.2). При диаметре гайки или шайбы меньшего диаметра опора соседнего щита бывает недостаточной, что приводит к эксцентриситету нагрузки, вызывающей скручивание профиля.

При равномерно распределенной нагрузке

Необходимый момент инерции J для получения прогибов ℓ /400, ℓ /300, ℓ /275 составляет:

• 1) для алюминиевой опалубки J = 400 (300)(250)qℓ 3 E = 400 (300) (250);
• 2) для стальной J 3. = 133 (100) (83).

Для алюминиевой опалубки целесообразно введение дополнительной опоры.

Е.5 При введении третьей опоры необходимый момент инерции и сопротивления при равномерно распределенной нагрузке для прогиба ℓ /400 составит

• для алюминиевой опалубки J = 0,0035 400∙ qℓ 3 Е = 105,3 см 4 ; W = 89 см³ ;
• стальной опалубки J = 35см 4 ; W = 4,34 см³ .

При такой схеме нагрузок возможно запроектировать облегченную опалубку.

Е.6Расчет поперечных ребер

Поперечные ребра щита загружены равномерно распределенной нагрузкой q = 7,5 т/м² (максимальный в нижней части щита); q ∙ b = 7,5 т/м.

При расчете поперечных ребер (или горизонтальных балок разборной опалубки) должен быть выбран оптимальный вариант щита с подбором шага установки ребер, материала, толщины и характеристик палубы.

С увеличением жесткости и несущей способности палубы шаг ℓ ребер увеличивается, W и J профиля принимают большие размеры при соответствующем уменьшении их количества.

При фанере толщиной δ = 18 мм шаг установки ребер ℓ составляет 30 см. При расчете палубы (фанера) равномерно распределенная нагрузка q = 4,5 т/м. Количество промежуточных опор соответствует количеству поперечных ребер.

Е.7 Эпюра моментов при расчетной нагрузке, отличающейся от гидростатической, приведена на рисунках 7.2 и 10.2.

Р max выбирают согласно данным, приведенным в разделах 7 и 9 (рисунок 10.2), и рассчитывают для каждого конкретного варианта по заданию проектирования опалубки в зависимости от характера монолитных конструкций, высоты, скорости бетонирования и других факторов.

• Е.7.1 При опорах на консолях пролета и одном из вариантов при Р max = 6 т/м² ; h 1 = 2,4 м ; h 2 = 2,7 м ; h = 3 м; Р = 7,2 т/м ; Р 1 = 3,6 т/м общая нагрузка составит Р 2 = 10,8 т/м.

Точку приложения общей нагрузки (рисунок Е.3) находят из соотношения ℓ1 ℓ2 = P1 P , откуда ℓ1 = 0,5 ℓ2 ; ℓ1 = 0,37 м ; ℓ2 = 0,73 м, таким образом, h 3 = 1,97 м.

Рисунок Е.3

Подставляя данные в формулу (8.9) или М max = 7,8 находят момент верхней части М 1 = 7,2 ∙2,4 7,8 = 2,21 т, момент нижней части эпюры М 2 = P∙a∙b ℓ = 3,6∙2,7∙0,3 3 = 0,972.

Суммарный момент М с = 3,18.

Нагрузка на щит 10,8∙1,2 = 12,96 т шириной b = 1,2 м.

Нагрузка верхней части эпюры 7,2∙1,2 = 8,64, нижней - 3,6∙1,2 = 4,32.

Эквивалентная равномерно распределенная нагрузка q = 3,4 (для сравнения с треугольной нагрузкой).

Нагрузка на стяжки R 1 = 4,32; R 2 = 8,64.

Поперечные ребра щита загружены равномерно распределенной нагрузкой q = 6 т/м² , на щит 6 ∙ 1,2 = 7,2 т/м.

Е.7.2 При опорах с консолями (рисунок Е.1) величину М 1 и прогибы y выбирают по методике, приведенной в 10.5.9 в зависимости от максимальных нагрузок на опалубку.

Pℓ

Приложение Ж Коэффициенты расчетной длины

μ

Таблица И.1

ИПриложение И. Тангенциальное сцепление и удельное трение

Окончание таблицы И.1