7. Опалубка монолитных конструкций

Опалубка монолитных конструкций, швов, стыков сборно-монолит­ных конструкций (в частности деревянная) должна:

обеспечивать заданные геометрические формы и размеры;

быть прочной, жесткой, устойчивой при действии нагрузок от веса и бокового давления свежеуложенной бетонной смеси, транспортных устройств;

исключать вытекание раствора через зазоры между щитами и отдель­­ными досками;

обеспечивать получение гладкой поверхности с минимальной пористостью, а также со скругленными прямыми и острыми углами конструкции;

обеспечивать возможность разборки с минимальными усилиями отрыва и в порядке, указанном в проекте производства работ;

быть экономичной, нетрудоемкой в изготовлении и монтаже, допускать возможность многократного применения;

обеспечивать удобство и безопасность работ при принятых способах установки арматуры и укладки бетонной смеси;

обеспечивать заданный режим твердения бетона.

Доски обшивки боковых вертикальных, в частности криволинейных в плане, поверхностей опор следует располагать вертикально, а горизонтальных и боковых прямолинейных в плане поверхностей оголовков и ригелей – горизонтально вдоль наиболее длинной стороны.

Для изготовления опалубки разрешается применять лесоматериалы хвойных и лиственных пород второго сорта для основных несущих элементов и третьего сорта – для прочих элементов; фанеру толщиной 8–10 мм и более, твердые и сверхтвердые древесноволокнистые плиты прочностью не менее 350 кгс/см² и толщиной не менее 4 мм.

Толщина досок назначается по расчету, но должна быть не менее 19 мм, а многократно оборачиваемых щитов – 25 мм. Ширина досок должна быть не более 15 см, а на закруглениях – более 5 см.

Доски необходимо сплачивать в четверть.

Опалубка видимых поверхностей бетона, а также фундаментов в пределах деятельного слоя вечномерзлых грунтов должна быть острогана или покрываться пластиком, фанерой или поливинилхлоридной пленкой толщиной 2–3 мм.

Внутренние (входящие), прямые и острые углы опалубки в целях предохранения углов бетонных конструкций от повреждений должны скругляться.

Элементы опалубки скрепляют болтами, накладками и тяжами диаметром 12–16 мм. Применение проволочных стяжек в виде скруток из арматуры диаметром 5–6 мм не допускается. На видимых бетонных поверхностях на тяжах устраиваются съемные наконечники (рис. 7.1).

а

б

Рис. 7.1. Тяжи со съемными наконечниками: а – при установке опалубки; б – после снятия опалубки; 1 – элементы опалубки; 2 – гайка; 3 – шайба; 4 – съемный конический наконечник; 5 – тяж, остающийся в бетоне; 6 – раствор заделки; 7 – бетон конструкции

В конструкциях щитов должны предусматриваться строповочные приспособления для отрыва щита от бетона.

• Расчетом при проектировании опалубки должны быть проверены:

– прочность и деформация отдельных элементов опалубки во время бетонирования;

– прочность отдельных щитов при перевозке и установке;

– прочность и устойчивость положения собранной опалубки и отдельных щитов при действии собственного веса, напора и отсоса от ветровой нагрузки;

– усилия и прочность щитов опалубки при отрыве;

– прочность элементов крепления наружных вибраторов.

Наибольшие допускаемые прогибы элементов опалубки при бетонировании не должны превышать 1/400 расчетного пролета элемента для лицевых поверхностей надземных конструкций и 1/200 для прочих конструкций.

Деревянные опалубки рассчитывают путем последовательной проверки отдельных её элементов на действующие нагрузки в невыгодных сочетаниях (подразд. 4.2, табл. 4.6, 4.7). При этом определяют минимальные сечения обшивки, ребер жесткости, прогонов или стоек, поддерживающих конструкций (подкосов), тяжей, анкеров, ботов.

Доски обшивки опалубки могут рассчитываться как неразрезные с расчетным пролетом, равным расстоянию между ребрами жесткости.

Доски горизонтальной поверхности опалубки рассчитывают на равномерно распределенную по их длине вертикальную нагрузку, а также на сосредоточенную нагрузку 130 кгс от веса рабочего с грузом (при ширине доски менее 15 см нагрузку распределяют на две доски).

• Доски вертикальных поверхностей опалубки рассчитывают:

при вертикальном их расположении – на нагрузку, соответствующую расчетной эпюре давления бетона (рис. 7.2), приложенную в первом нижнем пролете при определении максимального пролетного момента и прогиба, и во втором пролете – при определении максимального опорного момента;

при горизонтальном их расположении – на равномерно распределенную по их длине горизонтальную нагрузку (рис. 7.4).

а

б

г

в

е

д

Рис. 7.2. Расчетная схема опалубки при вертикальном расположении досок: а – схема опалубки; б – расчетная схема доски при H > ; в – расчетная схема доски при H < ; д – расчетная схема горизонтального ребра; г – расчетная схема стойки; е – расчетная схема кружальных ребер жесткости; 1 – доски обшивки; 2 – ребро жесткости; 3 – стойка; 4 – тяж

При вертикальном расположении досок опалубки высоту эпюры Н принимают равной высоте уложенного слоя бетона, оказывающего давление на опалубку, но не более слоя, уложенного за 4 часа. Расчет элементов опалубки производят на равномерно распределенное по всей высоте эпюры приведенное давление

р_пр = А_эп / Н; А_эп = g H + р (H – 0,5 R).

где А_эп – площадь суммарной эпюры; g – нагрузка на боковую поверхность опалубки (см. табл. 4.7); р – нагрузка от свежеуложенной бетонной смеси (см. табл. 4.6):

Расчет на прочность

Максимальный момент в доске в середине пролета на ширине 1 м с учетом неразрезности (ведением коэффициента условий работы т = 0,8 – для временных обустройств в курсовых и дипломных проектах):

по расчетной схеме «б»

M = 0,8 р_пр /8 = 0,1 р_пр ; (7.1)

по расчетной схеме «в»

М = 0,1 р_пр Н(2 – Н). (7.2)

Напряжения  = ≤ R_db, R_db = 17,7 МПа (180 кгс/см²) – расчетное сопротивление древесины на изгиб.

Момент сопротивления W = , где b = 100 см.

Требуемая толщина доски .

Расчет на жесткость

Прогиб доски:

по схеме «б» f = ≤ [f], (7.3)

где – нормативная приведенная равномерно распределенная нагрузка (без учета коэффициента надежности и динамического воздействия); Е = 9810 МПа (100000 кгс/см²) – модуль упругости древесины; I = b ³/12, где b = 100 см;

по схеме «в» f = ≤ [f]. (7.4)

• Ребра, несущие обшивку, рассчитываются как балки (разрезные или многопролетные, в зависимости от конструктивных решений), опертые на стойки. Нагрузка на ребра жесткости имеет постоянную интенсивность (равномерно распределенная нагрузка на погонный метр ребра), равную реакции, полученной при расчете досок обшивки.

Погонную равномерно распределенную нагрузку на ребро можно принять (при курсовом и дипломном проектировании) по формуле

Р_р = р_пр Н (1 – ). (7.5)

Ребро следует рассматривать работающим на изгиб и растяжение.

Наибольший изгибающий момент в ребре (рис. 7.2, д)

M_p = 0,1 р_пр Н a² (1 – ). (7.6)

Растягивающее усилие в ребре (рис. 7.2, е)

N_р = 0,5 р_пр В Н (1 – ). (7.7)

Условие прочности , (7.8)

где = – момент сопротивления поперечного сечения ребра; A_nt – площадь поперечного сечения ребра; R_dt = 11,8 МПа (120 кгс/см²) – расчетное сопротивление древесины растяжению вдоль волокон; R_db = = 17,7 МПа (180 кгс/см²) – расчетное сопротивление древесины на изгиб.

Условие жесткости f = [f_p]. (7.9)

• Стойку (при постановке тяжей через одно ребро) рассчитывают с расчетным пролетом, равным расстоянию между тяжами (рис. 7.2, г). Стойка испытывает давление Q, равное реакции, полученной при расчете ребра

Q = р_пр Нa (1 – ). (7.10)

Условие прочности  = ≤ R_db; (7.11)

M_c = = р_пр Нal (1 – ). (7.12)

• Тяжи рассчитывают на растяжение от усилий, равных реакции, полученной при расчете стоек или обвязок (рис. 7.2, а и 7.4, а).

Усилия в тяжах Т при их расположении через узел (через одно ребро), в шахматном порядке, можно определить приближенно пропорционально грузовой площади опалубки А_Т, с которой передается нагрузка на узел (рис. 7.3).

Т = А_Т р_пр, (7.13)

где А_Т = 2 а .

При горизонтальном расположении доски опалубки по всей длине воспринимают максимальное давление бетонной смеси (рис. 7.4, в). Поэтому изгибающий момент в их сечениях (на 1 м ширины) с достаточной точностью может быть определен по формуле

М = 0,1 Р_тах а², (7.14)

а прогиб

f = . (7.15)

Рис. 7.3. Схема для расчета тяжей, расположенных в шахматном порядке

На вертикально расположенные ребра жесткости, расчетным пролетом которых является расстояние между обвязками (рис. 7.4, б), передается нагрузка в пределах высоты H = 4 h₀, равная реакции, полученной при расчете досок Р_рб = Р_пр а.

Обвязку рассчитывают по аналогии с расчетом стоек по формулам (7.10)–(7.12), а тяжи по формуле (7.13).

• При реальном проектировании опалубки выполняют ряд других расчетов по рекомендациям соответствующей справочной литературы.

Соединения щитов опалубки в вертикальных стыках рассчитывают на полное растягивающее усилие N, возникающее от горизонтального давления бетонной смеси (рис. 7.2, е).

а

б

в

Рис. 7.4. Расчетная схема опалубки при горизонтальном расположении досок: а – схема опалубки; б – расчетная схема доски; в – расчетная схема вертикального ребра; 1 – доски обшивки; 2 – ребро жесткости; 3 – обвязка

При расчете опалубки на стадии перевозки и монтажа собственный вес щитов должен приниматься с динамическим коэффициентом 1,1.

Опалубку, заполненную бетоном, рассчитывают на устойчивость положения по общей формуле (3.1) на действие ветровой нагрузки.

При бетонировании массивных монолитных опор (толщина более 2 м) зимой методом термоса в расчетах утепления опалубки учитывают термическое сопротивление обшивки опалубки.

Элементы металлической опалубки (ребра, обвязка и др.) рассчитывают по тем же формулам, а металлический лист рассчитывают как пластину, жестко закрепленную по контуру. Элементы металлической опалубки и крепления, воспринимающие нагрузки от наружных вибраторов, должны быть рассчитаны на прочность при действии возмущающей силы вибратора. Величина возмущающей силы принимается по паспорту вибратора с учетом динамического коэффициента, равного 1,3.

В связи с повышенными требованиями к бетону опор по морозостойкости, применение скользящей опалубки, нарушающей структуру поверхности бетона, не рекомендуется.