Плита с верхним ростверком: Страница не найдена — RuMyDom.ru

Содержание

Плита с верхним ростверком — «Невский Дом», Спб

Компания «Невский Дом» осуществляет строительство монолитного фундамента любого уровня сложности и конфигурации. Монолитный фундамент-плита пользуется особой популярностью среди жителей Санкт-Петербурга и Ленинградской области, благодаря своей практичности и прочности. Этот фундамент универсален и может использоваться на разных типах почв. В некоторых случаях может быть модернизирован и сделан совместно со сваями для особой прочности и стабильности плиты.

Фундамент плита –  надежное основание для Вашего здания. При всех своих преимуществах, простота плитного фундамента крайне обманчива: качественное строительство фундамента требует тщательного внимания ко всем деталям. Перед тем, как начать строительство необходимо тщательно изучить данный вопрос. Полноценные вычисления параметров монолитной плиты очень сложны. 

В чем же основные преимущества строительство монолитного фундамента? Подведем итоги:

  • Структура, за счёт которой деформация, повреждения строения сведены практически к нулю
  • Основание плиты выдержит почву, насыщенную грунтовыми водами
  • Защита от талых вод, за счёт чего можно смело строить цокольные этажи

Монолитная плита — конструкция, используемая в качестве основания под жилые постройки, является очень надежным и долговечным сооружением.

Этапы работ:

  • Геодезическая разметка пятна застройки, вынос осей, определение высотных отметок.

  • Земляные работы (разработка котлована механизированным способом, ручная доработка дна котлована)

  • Устройство траншей Ростверка.

  • Укладка разделительного слоя из геотекстиля.

  • Устройство песчано-гравийного основания под фундамент с уплотнением виброплитой.

  • Монтаж закладных под ввод коммуникаций.

  • Монтаж опалубки.

  • Укладка гидроизоляционной пленки.

  • Вязка арматурного каркаса. Арматура d12мм, ячейка 200х200мм

  • Заливка бетонной смеси марки М300 (В22,5) в опалубку плиты . Уплотнение с использованием глубинного вибратора. Выпуски арматуры под ростверк.

  • Вязка арматурного каркаса ростверка. Арматура d12мм, ячейка 200х200мм

  • Заливка бетонной смеси марки М300 (В22,5) в опалубку ростверка с помощью бетононасоса и с использованием глубинного вибратора.

  • Демонтаж опалубки.

  • Гидроизоляция фундамента (если понадобиться).

  • Уборка строительной площадки.


Фундамент монолитная плита с ростверком: конструкция и особенности

По своей сути, фундамент монолитная плита с ростверком являет собой сооружение свайного или столбчатого типа, верхняя часть которого усилена, объединяет оголовки свай. Существуют различные её разновидности, которые классифицируются по различным критериям, зависящим от исходного материала, метода обустройства, а также различают по способу расположения относительно почвы. Такой фундамент бывает как ленточным, так и сплошным. По первому варианту соединение верхушек происходит «линией», а по второму – единой поверхностью.

Перед тем, как мы перейдём к рассмотрению особенностей вышеописанного материала, следует определиться с тем, что такое ростверк. Этим термином называют верхнюю часть фундаментного основания столбчатого или свайного типа, распределяющую нагрузку на основные части конструкции. Изготавливается в двух формах – плиты и балки. Их необходимо установить на столбы, после чего по ним и будет распределена нагрузка. Они являют собой опору всей конструкции. Кроме всего прочего, термин «ростверк» может распространяться и на настил, выполненный из брусьев или брёвен, в последующем укладываемых на поверхность. Такой тип ростверка используется при обустройстве основания для деревянных построек.

Основная цель ростверка заключается в точном и грамотном распределении нагрузки на фундаментное основание. В связи с тем, что сваи монтируются в некоторой отдалённости между собой, для придания поверхности равномерности следует использовать какую-либо конструкцию, соединяющую между собой сваи и распределяющей нагрузку. Распространяться это должно фактически на всю поверхность.

Кроме всего прочего, ростверк способен прекрасно преодолевать и задачи, связанные с укреплением фундамента. Таким образом, он делается значительно более устойчивым. Таким образом, исключается возможность движение свай в случае осадки грунта. Также будет исключена и осадка данных элементов.

Также ответим и на другой вопрос – что такое монолитная плита? Она является одной из разновидностей традиционных фундаментов. Её можно выполнять в двух видах – незаглублённом и мелкозаглублённом. Во втором случае возведение конструкции будет производиться на глубине около 45 сантиметров. Такая разновидность фундаментного основания должна быть армирована по всему сооружению. Этой особенностью данный тип отличается от ленточного. Подобное конструктивное отличие даёт возможность плите монолитного типа выносить сильные нагрузки, вызываемые неравномерным движением почвы. Это особо актуально и довольно-таки важно для оснований, возводимых на проблемном грунте. В связи с этим также встречается такое название, как «плавающая плита».

Используемые материалы

Выбранные исходные материалы определяют один из критериев, по которым классифицируется ростверк. Согласно данному критерию изделия бывают лёгкие и тяжёлые. С целью возведения небольших конструкций актуальны компоненты, выполненные с использованием древесных пород. В тех случаях, когда предстоит постройка серьёзных конструкций, то наилучшим выбором станет применение надёжного железобетона или армирующего бетона.

В некоторых случаях используется ростверк металлического типа. Но это бывает очень редко, поскольку он теряет популярность по причинам дорогостоящих исходных материалов. Кроме того, металлический ростверк, впрочем, как и древесный, практичным назвать нельзя. Обуславливается это необходимостью в проведении специализированной обработке. К тому же, в установке он также весьма сложен.

Стоит отметить, что технология фундамента с ростверком древесного типа предполагает под собой проведение в обязательном порядке мероприятий по защите от воздействий влаги и вредителей. Металлическая конструкция, в свою очередь, нуждается в антикоррозийной обработке, которая влечёт за собой серьёзное увеличение общей стоимости фундаментного основания. Поэтому использование металлического ростверка оправдана только в единичных ситуациях.

В большинстве случаев ростверковое фундаментное основание возводится с использованием бетона. Важно отметить и то, что такой ростверк изготавливают уже на самой стройке. Это несколько трудоёмко, но позволяет значительно сэкономить. Кроме всего прочего, результат будет отличаться прекрасными прочностными показателями.

Классификация по высоте

Ростверк и сваи, находящиеся под ним, могут располагаться по-разному. Если исходить из отношения к поверхности почвы, то ростверк бывает следующих типов:

  1. Высокий. В данном случае верхний элемент фундаментной составляющей располагается довольно-таки в приподнятом над поверхностью земли виде.
  2. Повышенный. Такой ростверковый тип предполагает под собой его расположение либо на уровне грунта, либо непосредственно на его поверхности
  3. Заглублённый. Его погружают в землю.

Каждый вид, в котором может выполняться фундамент монолитная плита с ростверком, обладает своими достоинствами и недостатками. Но, тем не менее, самое широкое распространение получило ростверковое основание высокого типа. Объясняется такая популярность тем, что именно такой тип отличается простотой в установке, особенно если сравнивать с другими аналогами. Кроме того, давление почвы на фундамент практически полностью исключено. К сожалению, здесь не обошлось и без «минусов». К их числу можно отнести то, что возникает необходимость в утеплении первого этажа будущей постройки. Обусловлено это конструктивной особенностью высокого ростверка, которая заключается в образовании свободного пространства между грунтом и полом.

В подобных конструкциях не возвести подвал. Если такое помещение всё же необходимо, то оно может быть выполнено в условиях среднего или углублённого ростверка. В то же время, их недостаток заключается в необходимости обеспечения пространства под конструкцией. Оно должно быть свободным от почвы, а это чаще всего прибавляет немало трудозатрат. Организация таких пространств под ростверковым слоем является обязательным условием для того, чтобы фундаментное основание сохраняло свою прочность, и не поддавалась каким-либо влияниям со стороны грунта. Если же такое условие соблюдено не будет, то фундамент может разрушиться из-за давления.

Что касается свай, находящихся под ростверком, то они также должны по-разному располагаться. Зависит это от того, какое давление предполагает выдерживать монолитная фундаментная плита с ростверком. Сваи могут располагаться в форме полос, также популярностью пользуется сплошной свайный «лес», либор другие варианты.

Советы по возведению конструкции

Перед тем, как вы приступите к возведению фундамента с ростверком, важно знать некоторые нюансы. Выбирать необходимую разновидность, нужно исходя из некоторых критериев. Здесь весьма важным является учёт всех требований, предъявляемых к возводимой конструкции, просчёт оптимального варианта. Учитывайте каждую мелочь, не оставляя её без внимания. Возведение построек всегда требует ответственного подхода. Разновидность ростверка выбирается в зависимости от почвы. Необходимо обратить внимание на то, насколько она твёрдая или сыпучая, на её влагонасыщенность. Важно подсчитать все конструкционные особенности.

Преимущества конструкции

Сегодня строительство монолитной плиты с ростверком обладает рядом преимуществ. Сюда можно отнести следующие:

  • Широчайшая область использование. Применять такие фундаменты можно на любом типе почвы, включая даже и неустойчивые;
  • Великолепная надёжность и прочность, которая обеспечивается при правильном возведении конструкции;
  • Длительный срок эксплуатации. При использовании качественных составляющих гарантируется семьдесят лет службы таких оснований;
  • Нет необходимости обращать внимание на рельеф участка. Объясняется это также универсальностью конструкции;
  • Возможен скрытый ростверк в монолитной плите, что в некоторых случаях весьма актуально;
  • Сравнительно с аналогами, стоимость строительства приятно удивит;
  • Выбор разновидностей ростверковых фундаментов. Таким образом, для любых условий найдётся подходящий вариант.

Кроме всего прочего, такое основание устанавливается понятной и простой технологией. Это даёт возможность приступать к самостоятельному возведению конструкции.

Монолитная плита с ростверком вниз и вверх, технология, видео, фото

Плитный фундамент, усиленный ростверком, по праву относится к самым надежным и универсальным, при таком исполнении основание воспринимает значительные весовые нагрузки и практически не зависит от типа грунта. Единственным, но существенным ограничением этой технологии является затратность. Выбор конкретного вида ростверка, толщина плиты, потребность в утеплителе и другие нюансы также обосновываются расчетами, при малейшем сомнении в своих силах проектирование и строительство доверяют специалистам.

Оглавление:

  1. Сфера использования
  2. Разновидности
  3. Правила строительства

Описание конструкции, варианты применения

Монолитное основание с ростверком также известно застройщикам под термином перевернутая чаша, к его отличительным особенностям относят заливку армированной бетонной прослойки под всей площадью дома с одновременным заложением вертикальных ребер жесткости по периметру и под будущими капитальными внутренними стенами.

Такое исполнение обеспечивает плите максимальную несущую способность, поднимает ее на любую нужную высоту, тем самым увеличивая независимость от однородности или степени увлажненности грунта. Эффект усиливается при заполнении пространства под монолитом дренажными материалами или утеплителем.

В отличие от классического свайного ростверк в таких фундаментах выполняет прежде всего функции цоколя и ребер жесткости, а не обвязочные, исключение представляют лишь комбинированные разновидности. Его наличие позволяет снизить толщину монолитной плиты с рекомендуемых нормами 50 см до 20-25 см, что в целом положительно сказывается на итоговой величине затрат.

В классическом исполнении бетонирование ростверка и площадки проводят одновременно, с жестким соединением арматурного каркаса. Исключения делаются редко (для деревянных домов допускается его сооружение из бруса, для небольших хозяйственных построек – из блоков или металла), по сути этот элемент является опорой дома.

Такой тип выбирают прежде всего при планировании возведения больших домов со стенами из тяжелых материалов (в частном строительстве – трехэтажных коттеджей из камня и кирпича) и сомнении в несущих способностях почвы. При заложении целесообразен отказ от подвала, но нет необходимости в организации полов по грунту. Технология также уместна при высоком риске горизонтального или вертикального смещения отдельных пластов земли, сезонном подтапливании или сильном напоре грунтовых вод в весеннее время.

Виды плитно-ростверковых фундаментов

Конструктивные различия проявляются в степени заглубления в землю и месте расположения вертикальных ребер жесткости. В зависимости от первого фактора выделяют:

  1. Фундаменты без заглубления, с поднятием монолита выше нулевой отметки или укладкой непосредственно на грунт. К преимуществам такого варианта относят сокращение времени работ, но он возможен не на всех типах почвы.
  2. Монолитную плиту мелкого заложения, являющуюся самой распространенной и востребованной и требующей подготовки котлована глубиной не менее 50 см.
  3. Основания, заглубленные ниже линии промерзания.

Последний тип является самым затратным и выбирается при совпадении ряда условий: наличии в проекте подвала, отсутствии устойчивых слоев на глубине до 1,7 м и потребности в основе с высокими несущими способностями. В этом случае ростверк опирают на залитый по грунту и при необходимости защищенный утеплителем монолит и выводят до верхнего уровня цоколя, его ширина совпадает или превышает толщину несущих стен. В сравнении с обычной заглубленной лентой этот вариант считается более надежным, при его реализации подвальное помещение хорошо защищено от подтапливания.

Термин плита или чаша с ростверком чаше используется по отношению к первым двум видам. В зависимости от конструктивного расположения и функций вертикальных ребер выделяют две группы:

  1. Основания с ростверком вниз. При таком исполнении плита всегда выполняет функции пола первого этажа и в проекте нет подвала. К плюсам относят равномерное распределение весовых нагрузок и отсутствие необходимости в дополнительном перекрытии, к минусам – сложности при скрытии коммуникаций и проведении этапа бетонирования, опалубку для таких ребер жесткости чаще всего делают несъемной.
  2. Плиты с верхним ростверком, дающие возможность обустройства подполья и поднятия стен цоколя на любую нужную высоту. При таком исполнении полностью проявляются преимущества монолита, степень заглубления ограничена лишь бюджетом. Дополнительное пространство между плитой и перекрытием первого этажа используется с разными целями: от скрытия коммуникаций и элементов системы обогрева до размещения утеплителя.

Выбор второго варианта упрощает процесс размещения труб лишь частично, конструкция в любом случае должна быть монолитной. На практике это означает, что расположение отверстий для водопроводных или канализационных труб продумывается еще на стадии составления проекта, сверление плиты или стен цоколя относят к грубым нарушениям технологии. Для увеличения ремонтопригодности все коммуникации рекомендуют заводить через боковые грани, при невозможности такого монтажа трубы стоит защитить соответствующими каналами или кожухами.

Нюансы строительства

Этапы возведения монолитного фундамента с ростверком в целом стандартные: исходя из данных расчетов закупаются стройматериалы или заказывается бетон, проводятся разметка и земляные работы, подготавливается подложка, сооружение армируется и заливается раствором. Среди отличительных и обязательных к выполнению условий выделяют:

1. Заложение плиты толщиной не менее 20-25 см с двумя рядами продольного армирования как минимум. Конструкция усиливается объемной сеткой при шаге ячеек не более 20 см и привязкой каркаса ростверка. Общее сечение арматуры при этом превышает 0,3 % от площади плиты в размере, для цоколя этот минимум составляет 0,1 %.

Защитный слой бетона поддерживается на уровне 3 см снизу и 4 сверху, отклонение в большую сторону допустимо (в пределах 7 см), в меньшую – нет.

2. Обеспечение свободного доступа к опалубке плитного фундамента со всех сторон, тщательную подготовку стенок и дня котлована. Для продления срока службы и увеличения комфортности рекомендуют защитить плотным и влагостойким утеплителем (слоем Пеноплекса или его аналогами толщиной от 10 см), гидроизоляцию подошвы и стенок проводят в любом случае. Лучшие результаты при этом достигаются при комбинировании рулонных и обмазочных изделий.

3. Заложение подушки под плитой из слоя песка и щебня общей толщиной от 20 до 40 см. Каждые 10 см такой прослойки тщательно уплотняются с помощью виброоборудования или вручную, грунт и сыпучий материал разделяют геотекстилем. Потребность в укладке дренажных труб по периметру основания зависит от УГВ и определяется путем анализа почвы на участке. В схему пирога они включены с условием обязательного уклона, объединения в единый контур и наличием смотровых труб на всех углах здания. В расширении котлована при этом нет необходимости, дренажные элементы размещают непосредственно под подошвой плиты или ростверка.

4. Выполнение этапа бетонирования без перерывов с тщательной выгонкой пустот воздуха. Наружная сторона опалубки фундамента закладывается заранее, внутренняя – сразу же после схватывания плиты. При размещении ростверка снизу бетонирование всей конструкции выполняют за 1 день.

5. Обеспечение стандартного влажностного ухода. Монолитное перекрытие из плиты и ростверка набирает окончательную прочность через месяц после заливки, в течение первой недели бетон сбрызгивают водой и накрывают пленкой. Работы при этом ведутся исключительно в теплое время года.

6. Защиту бетонных поверхностей основания гидроизолирующими составами перед возведением стен.

Заложение влагостойкого утеплителя, дренажных труб и увеличение толщины подушки относят к необязательным, но рекомендуемым мерам, конечной целью которых является достижение максимального срока службы.

Снизить трудоемкость работ помогает спецтехника и вибрационное оборудование, используемое при подготовке котлована, трамбовки подушки и уплотнении бетона. С учетом большого объема заливаемой конструкции раствор стоит заказывать на заводе, избежать ошибок помогает подробный план действий.


 

основные преимущества, назначение, технология изготовления.

Как это не странно, данный тип основания не очень известен, хотя он давно и часто применяется при строительстве загородных домов. Откройте любой проект иддивидуального жилого дома из газобетона или кирпича и в 90% случаев, там приведен план монолитной железобетонной плиты с монолитным цоколем.

В научной литературе он называется «Плитный фундамент с монолитным цоколем«, но в обиходе его часто называют плита с ростверком, хотя понятие «ростверк» как рама, связующая колонны или столбы, для него не очень то подходит, а так же плита с рёбрами жесткости вверх.

Основные преимущества фундамента плита с ростверком вверх:

Фундамент плита с ростверком вверх (цоколем) обладает всеми преимуществами плитного фундамента, но при этом позволяет устроить высокий фундамент, существенно сэкономив на материалах. К примеру, вместо сплошной незаглублённой плиты толщиной 400 — 500 мм под всем домом заливается плита 250 мм и на ней под всеми стенами устраивается цоколь — монолитная лента шириной равной толщине стен дома и высотой от 200 мм вверх. Таким образом, высота фундамента составит от 450 мм и выше.

Фундамент плита с ростверком имеет все достоинства плитного фундамента: долговечность, универсальность (подходит для любого типа грунта), выдерживает большие нагрузки и не передает колебания грунта стенам дома (дом «плавает» на плите). Монолитный цоколь на плите вносит дополнительные преимущества.

Какие функции выполняет цоколь на монолитной плите:

1. Согласно нормам нижний венец деревянного дома или первый ряд стен из газобетона должен возвышаться от уровня земли не менее чем на 40 см, чтобы не соприкасаться с снежным покровом, влагой и сыростью. Цоколь является наиболее рациональным решением этой задачи: благодаря ему стены приподнимаются от уровля земли и не подвергаются негативному воздействию влаги от снега или капель дождя, отлетающих от отмостки.

2. Разница возвышения цоколя и плиты дает возможность сделать разводку коммуникаций под полом, что сохраняет красоту интерьера и не загромождает трубами жилую площадь.

3. Теплоизоляция. За счет цоколя между плитным фундаментом и полом образуется дополнительное пространство, которое можно утеплить;

4. Равномерное распределение нагрузки на фундамент. Это очень важно при строительстве любого здания. Если где-то фундамент будет слабее, через определенное время это обязательно даст о себе знать. Благодаря цоколю, даже самому низкому по высоте (30 см), нагрузка на плитный фундамент распределяется более равномерно;

5. Если цоколь высокий, в доме можно сделать дополнительные подсобные помещения.

Правильное устройство пола в загородном доме:

  • На монолитную плиту укладывается утеплитель — экструдированный пенополитерол. Толщина утеплителя зависит от варианта отопления дома, но не должна быть менее 100 мм.
  • Поверх утеплителя раскладывается специальная отражающая плёнка, желательно с разлиновкой для удобства раскладки труб «теплого» водяного пола.
  • Соответственно по плёнке раскладываются трубы из сшитого полиэтилена d 16-20 мм. Трубы опресовываются.
  • Затем заливаем тонкую стяжку толщиной 60 — 100 мм, чтобы трубы осталисть внутри неё.
  • Поверх стяжки можно укладывать плитку или ламинат (со специальной маркировкой для теплых полов).

Компания «Невский Край» предлагает услуги по строительству фундамента плиты с ростверком для Вашего загородного дома в Санкт-Петербурге и Ленинградской области.

Стоимость строительства Вашего фундамента Вы можете узнать по телефону + 7(921) 918-82-93 или отправить нам ЗАЯВКУ НА РАСЧЕТ 

Посмотреть ФОТО РАБОТ

Стоимость строительства плитного фундамента с монолитным цоколем на 2020 год

М2

Периметр

Плита 300 мм

под деревянный дом

+

Монолитный цоколь

300х250 мм

Плита 300 мм

 под каменный дом

+

Монолитный цоколь

400х250 мм

Стоимость

Цена за м2

Стоимость

Цена за м2

81

9х9

421 200

5200

453 600

5600

100

10х10

510 000

5100

550 000

5500

121

11х11

605 000

5000

653 400

5400

144

12х12

705 600

4900

763 200

5300

*Цены носят ориентировочный характер. Чтобы узнать точную стоимость строительства фундамента, необходимо ОТПРАВИТЬ ЗАЯВКУ НА РАСЧЕТ.

Состав работ и материалов, входящих в стоимость строительства:

Наименование работ

Используемые материалы

Разметка фундамента на местности (геодезические работы)

Нивелир

Устройство котлована с применением спец. Техники (без вывоза грунта)

Экскаватор-пегрузчик

Настил геотекстиля по всей площади котлована, для предотвращения смешивания грунта с песком

Геотекстиль Д-150 г/м2

Устройство песчаной подушки, толщиной 300мм с уплотнением виброплитой

Песок карьерный средней крупности

Настил геотекстиля по всей площадью фундамента для предотвращения смешивания грунтов.

Геотекстиль Д-150 г/м2

Устройство подушки из щебня фракции 20/40, толщиной 100мм с уплотнением виброплитой.

Щебень фр 20-40 мм

Закладка труб под коммуникации: 3 вывода: водопровод,  канализация и электричество

Трубы канализационные наружные d 110 мм

Настил армированной плёнки под всей площадью фундамента. Пл

Плёнка армированная 12г/м2

Монтаж дощатой опалубки.

Доск ест. влажность толщиной 40 мм. Крепёж.

Устройство каркаса из арматуры в 2 слоя, ячейкой 200х200 мм. Арматура кл. А500С d 12 мм. Арматура d 8 мм для хомутов. Фиксаторы для арматуры горизонтальные. Вязальная проволока

Бетонирование заводским бетоном повышенной прочности с применением глубинных вибраторов.

Бетон марки М 300, класс В 22,5, П 4

Демонтаж опалубки (по необходимости)

 

Подробнее стоимость плитного фундамента с ростверком

Плитный фундамент

Сфера применения фундамента из монолитной плиты

Данный вид фундамента может возводиться практически на любых грунтах в нашей полосе, будь то глинистые, суглинистые, торфянистые и песчаные грунты. Еще одно преимущество фундамента в виде монолитной плиты, это возможность его монтажа в местах, где высокий уровень грунтовых вод.  При правильном проектирование и исполнении монолитной плиты для фундамента, она может быть использована практически для любых видов строений, для зданий с цокольным этажом и подвалом, и даже для многоэтажного строительства.

Виды монолитной плиты

 

Обычная монолитная плита.

Самый распространенный вариант исполнения фундамента в виде монолитной плиты для легких строений из газосиликатных блоков, а также строений из дерева. Важным моментом при выполнении данного вида фундамента, является планирование и монтаж всех коммуникаций перед началом работ по монтажу фундамента.

Утепленная шведская плита (УШП).

Данная разновидность монолитной плиты представляет собой фундамент в виде обыкновенной монолитной плиты, но с верхним ростверком. Ростверк в данном случае служит не только для более равномерного распределения нагрузки от несущих стен на основание фундаментной плиты, но и дополнительным мероприятием против выгибания основания фундаментной плиты. Пожалуй, данный вид монолитной плиты самый надежный, но в тоже время и самый затратный.

Монолитная плита с нижним ростверком.

Отличие данного вида фундаментной плиты от плиты с верхним ростверком, только в том, что в данном случае ростверк работает только на исключение вероятности прогибов плиты и не принимает участие в распределении нагрузок с несущих стен.

Этапы монтажа фундамента в виде монолитной плиты.

Первым этапом изготовления любого фундамента производится геодезическая разметка участка. Составляется мини карта высот, выбирается нулевая отметка. Далее следует разметить границы будущего строения. Продумать расположения всех коммуникаций, включая канализационные выводы, ввод электроэнергии и воды.

После того, как Вы все предусмотрели, можно приступить к выемке грунта для подготовки «подушки» фундамента. Обычно слой удаленного грунта колеблется от 300 до 700 мм, данное значение зависит от ряда факторов: состава грунтов, размеров и веса постройки, толщины монолитной плиты и др. Площадь «подушки» обычно увеличивают на 1 метр с каждой стороны фундамента, для последующего монтажа отмостки. Теперь можно приступить к засыпке песчано-гравийной подушки с послойным уплотнением при помощи виброплиты. Пирог такой «подушки» может отличаться в каждом отдельном случае, наиболее распространённый вариант вы можете увидеть на этой картинке.

Все коммуникации и закладные, а также монтаж треугольника заземления, производиться одновременно с монтажом «подушки».

Когда «подушка» готова можно приступать к сборке опалубки. При использовании для опалубки деревянной доски, рекомендуем использовать доску толщиной не менее 35 мм. Расстояние между распорками для крепления опалубки должно быть не более 1000 мм, это поможет избежать выгибание опалубки.

После монтажа опалубки следует армирование основания монолитной плиты. Армирование очень важная часть при строительстве фундамента. Чаще всего армирование монолитной плиты производиться в 2 слоя, арматурой А3 диаметром не менее 10 мм. Защитный слой бетона от 25 до 45 мм. При монтаже арматуры нельзя использовать сварку для соединения продольной арматуры с поперечной, для данных соединений используется только вязальная проволока.

После окончания процесса армирование, можно производить заливку фундамента бетоном. Для монолитных плит нужно использовать высокопрочные марки бетона, не менее М300, замешанного на твердых породах щебня. В зимнее время обязательным условием заливки фундаментной плиты, является добавление в бетон зимних присадок и пластификаторов.
Заливку бетона следует проводить с обязательным вибрированием, что позволит избежать в будущем, появления усадочных трещин на основании вашего фундамента. Заливку бетона можно производить как с миксера, так и при помощи бетононасоса.

 

При выполнении работ по строительству монолитного фундамента лучше обратиться с специалистам, не доверяйте столь ответственное дело дилетантам! Для получения бесплатной консультации, а также для расчета стоимости строительства фундамента, позвоните нам по телефонам: +7(495)502-36-35; +7(925)011-78-88

Монолитная плита с ростверком для фундамента

При строительстве дома перед людьми встает вопрос выбора типа фундамента. Если возводится здание внушительных размеров, самым лучшим выбором для основания остается плита с ростверком.

Плита – это мощный фундамент, но вместе с дополнительными ребрами жесткости ее несущая способность значительно увеличивается. Ростверк выравнивает нагрузки и придает основанию дома жесткость при воздействии изгибающих усилий, предотвращая появление трещин.

Плитный фундамент строят при пучинистом грунте и при близком залегании грунтовых вод. Его также можно возводить на любом грунте. Только с созданием подвала могут возникнуть проблемы. Если цокольный этаж неглубоко погрузить в грунт, то внизу можно сделать дополнительные помещения: гараж, мастерскую или подпол.

При выборе фундамента следует учесть все требования к конструкции и просчитать оптимальный вариант. Ни одна из мелочей в возведении основания дома не должна оставаться без внимания. Основными факторами, от которых зависит разновидность применяемого ростверка, являются нагрузки и характер грунта.

Если возводится здание внушительных размеров, самым лучшим выбором для основания остается плита с ростверком.

 

Достоинства и недостатки применения плиты с ростверком

Монолитная плита с ростверком – это самая прочная система, которая имеет следующие преимущества.

  1. Высокая несущая способность позволяет выдержать большое и тяжелое здание.
  2. Быстрое возведение при правильной технологии.
  3. Нет необходимости в сложной строительной технике.
  4. За счет ростверка нижняя часть дома поднимается на необходимую высоту.
  5. На плите можно сделать дополнительную теплоизоляцию и произвести разводку коммуникаций.
  6. Возможность установки на любом грунте.
  7. Долговечность.

Из недостатков следует отметить только высокую стоимость из-за большого расхода бетона и арматуры.

 

Подготовка к работе

Для строительства требуются те же самые строительные инструменты и материалы, что и для других фундаментов. Иногда основание устанавливают на сваях, служащих основными опорами. Их применение зависит от того, какое давление действует на плиту с ростверком.

Сваи располагаются в виде сплошного “леса” или полосами. Под них делается разметка, чтобы расположить в самых нагруженных участках: под углами и в местах пересечения простенков. Затем производится бурение скважин и установка арматуры. Стенки следует закрыть рубероидом, а снизу подготовить песчаную подушку. Затем производится заливка скважин бетоном.    

Прежде всего под фундамент делается разметка, вынимается растительный слой почвы, а затем роется котлован. Его границы превышают размер будущего основания на 1 м с каждой стороны. Это необходимо для монтажа опалубочных щитов. Объем работ является значительным и целесообразно воспользоваться экскаватором. Грунт вынимается очень аккуратно, немного не доходя до заданной глубины, после чего работа по выемке и выравниванию  производится вручную. Предусматривается также механизированное выравнивание дна котлована. Для этого на мини-экскаваторе устанавливается планировочный ковш без зубьев и с помощью лазерного нивелира выбирается грунт.

Вокруг плиты монтируется опалубка. Ее делают также для ростверка, который будет располагаться выше по периметру.

 

Котлован застилается геотекстилем и на него засыпается песок с трамбовкой слоями. Толщина компенсационной подушки составляет 25 – 30 см. Для грунта с повышенной влажностью в песок добавляется щебень, что увеличивает гидроизоляционные свойства.

Окончательное выравнивание производится слоем песка. Сверху с нахлестом укладывается рулонная гидроизоляция. Она делается в 2 слоя, которые пересекаются между собой под прямым углом. Фундамент защищают от влаги такими материалами, как рубемастом, стеклоизолом и другими. Их изготавливают из стеклоткани, пропитанной битумом с модифицирующими добавками.

Для создания герметичности применяется также битумный праймер, наносимый в место нахлеста. По периметру полосы материала загибаются вверх на высоту около 15 см. Рубероид не рекомендуется применять в качестве гидроизоляции. Он недостаточно эластичен и быстро растрескивается.

Вокруг плиты монтируется опалубка. Ее делают также для ростверка, который будет располагаться выше по периметру. Снаружи опалубка надежно крепится, чтобы выдержать давление от заливаемого бетона. Материалом служит влагозащищенная фанера или обрезная доска. Главным требованием является прочное крепление опалубки во избежание смещения в процессе заливки бетона. Ее дополнительно покрывают полиэтиленовой пленкой, чтобы раствор не приставал к стенкам.

Изготовление фундамента

Армирование производится не менее чем в 2 слоя. Диаметр прутьев рассчитывается в зависимости от предполагаемой нагрузки. Арматурная конструкция устанавливается на тарельчатые подставки. Они применяются для того, чтобы не продавить гидроизоляцию. Стержни арматуры, пересекающиеся между собой, соединяются друг с другом проволокой по всему пространству плиты, в том числе и с прутьями ростверка. За счет этого после заливки бетоном образуется единая монолитная конструкция.

Водоснабжение, канализация, теплотрасса, электрический кабель подводятся к дому под землей и входят в него через фундамент. Все это делается до заливки бетоном, иначе работа по прокладке коммуникаций в дальнейшем усложнится. После производится разметка верхней границы плиты и изготавливаются выпуски под ростверк. 

 

Когда все готово, опалубка заливается бетоном. Работа выполняется за 1 день и поэтому важно организовать непрерывную поставку бетона. При этом его следует тщательно обрабатывать с помощью вибромашин, чтобы удалить пузырьки воздуха и сделать структуру однородной. Заливка начинается по периметру. Тогда бетон плиты начнет твердеть в этих местах раньше и можно будет заливать сразу ростверк, расположенный на более высоком уровне. В результате монолитная плита образует с ним одно целое, что повысит прочность всего фундамента.

Фундамент из плиты с ростверком отличается простотой и надежностью. Его можно возвести своими руками.

 

После заливки и выравнивания фундамент накрывают пленкой, которую периодически снимают, а бетон поливают водой.

Через неделю опалубку снимают и можно продолжать строительство.

Монолитная плита закладывается неглубоко, когда уровень грунтовых вод высокий. Для предупреждения подмывания грунта от дома делается отвод осадков в виде дренажа.

Заключение

Фундамент из плиты с ростверком отличается простотой и надежностью. Его можно возвести своими руками и он будет долго служить, если работу выполнить по всем правилам.

Монолитная плита с ростверком — отличительные особенности

Монолитная плита вместе с ростверком в последнее время стала весьма популярным способом установки фундамента, причиной этому, главным образом, служит высочайшая прочность такой конструкции.

Кроме того, популярность такого вида обусловлена широкими возможностями использования – его можно установить даже на неустойчивой поверхности земли и он все равно будет верно служить многие годы.

В большинстве случаев рельеф, на котором планируется устанавливать такой фундамент, не имеет абсолютно никакого значения, что доселе было невозможно для строительной науки! Существует много типов самих ростверк, поэтому заказчик может выбрать тот, который нравится ему больше всего в зависимости от тех или иных условий.

Фундамент – плита с ростверком

Что такое ростверк и почему он такой надежный

 

Чтобы понять, как устанавливается фундамент с монолитной плитой и в чем его основные особенности, сначала следует понять, что вообще такое  этот самый ростверк.

Если говорить просто, это лишь верхняя часть основания фундамента. Предназначение ее состоит в том, чтобы распределять нагрузку на остальную часть основания максимально равномерно, чтобы в дальнейшем она смогла выдерживать огромные нагрузки. Сама конструкция здесь очень несложная – сваи и монолитная плита. Собственно, именно благодаря такой конструкции и возможна установка такого типа фундамента на самые различные виды почвы.

Таким образом, можно выделить основное предназначение ростверка, которое состоит в следующем:

  • соединение между собой самих свай;
  • распределение нагрузки по всей площади основания;
  • исключение возможности передвижения свай в ходе эксплуатации;
  • укрепление всей конструкции;
  • исключение возможности усадки любого из элементов, которые составляют фундамент.

Ростверк бывает трех видов.

  1. Металлический.
  2. Бетонный.
  3. Подвесной.

 

В первом случае сваи между собой соединяются швеллером, более редко для  этих целей используется двутавр. Швеллер может быть с различным сечением – если речь идет о несущих стенах, то обычно это более широкий швеллер (чаще всего 30), а в остальных случаях от 16 до 20. Когда укладывается монолитная плита с ростверком, в большинстве случаев берется именно от 16 до 20.

Бетонный ростверк используется исключительно для несущих стен. Процедура установки в данном случае выглядит следующим образом.

  1. Роются траншеи.
  2. Происходит монтаж свай в вырытые ранее траншеи.
  3. Если нужно, происходит подрезка установленных свай (хотя лучше, чтобы они четко ложились в траншеи, возможно, иногда потребуется сделать более глубокие ямы).
  4. Траншеи заполняются ПГС.
  5. Последний этап – подвязка арматуры и выполнение опалубки.

Наконец, последний вид практически тот же бетонный, но бетонная лента в данном случае ложится прямо на сваи, а не на землю. Монолитная плита с ростверком подразумевает наличие арматуры и швеллера, то есть, фактически, это тот же металлический ростверк, но некоторые специалисты выносят его в отдельную разновидность.

Бетонный ростверк.

 

Особенности конструкции

Интересно, что в некоторых случаях, чтобы монолитная плита с ростверком была установлена, используют не арматуру, а деревянные балки. Но это актуально лишь в исключительных случаях, когда итоговая конструкция будет совсем небольшой в размерах, и на нее не будет оказываться слишком большая нагрузка. Также интересен тот факт, что металлический ростверк обычно получается весьма дорогим, поэтому он используется тоже очень нечасто. Наиболее актуальным вариантом является вечная классика – монолитная плита, для установки которой необходимо иметь только бетон и арматуру.

Кстати, возвращаясь к деревянному ростверку, стоит сказать, что там необходимо будет обеспечивать защиту от вредителей, а это затратно.

В общем, монолитная бетонная плита с ростверком – идеальный во всех отношениях вариант. Единственный его недостаток заключается в том, что устанавливать его можно только когда температура воздуха плюсовая, в противном случае он быстро осядет, и не будет выдерживать необходимых нагрузок. Но это совсем небольшая жертва, учитывая универсальность и высочайшую прочность данного вида фундамента, а также то, что его можно установить на любой тип поверхности земли.

Также крайне важно в процессе заливки не стараться экономить на бетоне – чем крепче он будет (чем выше марка) и чем больше будет самого бетона, тем лучше, тем крепче будет вся конструкция. Как говорилось выше, конструкция в данном случае очень несложная, как и технология ее установки. Заключается она лишь в том, чтобы в опалубку с установленной арматурной конструкцией залить необходимое количество бетона, вот и все! Основная проблема состоит именно в правильном подборе бетонной смеси, более того, главная работа в данном случае происходит именно в бетономешалке.

Разновидности

Фундамент такого типа может быть трех разновидностей.

  1. Высокий.
  2. Низкий.
  3. Углубленный.

Рассмотрим каждый вид более детально. Первый из них, высокий фундамент, отличается, главным образом, тем, что наивысшая точка располагается на довольно высоком расстоянии от поверхности земли, вплоть до нескольких метров. Такая разновидность является наиболее популярной по причине того, что она наиболее простая – не нужно долго заморачиваться, чтобы достигнуть определенного уровня, на сколько хватит бетона, столько и заливаем. Также не менее важно и то, что почва не будет давить на фундамент в таком случае.

Заглубленный фундамент.

 

Второй фундамент предполагает, что верхняя его точка располагается на уровне грунта, соответственно третий в прямом смысле этого слова углубляется в землю. Последний вид наименее популярен и используется лишь в исключительных случаях, когда банально нет средств на то, чтобы изготовить больше бетона и сделать хотя бы средний фундамент. В любом случае потребуется значительное утепление первого этажа будущего здания, а подвал в таком помещении практически невозможен, разве что при низком (углубленном) варианте. Тогда подвал строится сразу же на фундамент, а потом уже идет первый этаж.

 

Моделирование и анализ балочных мостов

Большинство автомобильных мостов представляют собой балочные конструкции с однопролетными или непрерывными пролетами, а композитные мосты имеют форму многобалочных или лестничных настилов. Определение основных эффектов различных комбинаций нагрузок часто может быть достигнуто с помощью 2-мерной аналитической модели, но для более всестороннего анализа необходима 3-мерная модель. В этой статье рассматриваются соответствующие методы анализа и моделирования типичных мостов из стали и композитных материалов в Великобритании.

 

Полная конечно-элементная модель

[вверху] Варианты моделирования типичного многолучевого моста

 
Типичный многобалочный стальной композитный мост
Овербридж Тринити на A120
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

Существует три варианта моделирования типичного многобалочного стального композитного моста:


Линейный луч — довольно грубый инструмент.Он не учитывает поперечное распределение, он не дает результатов для поперечного дизайна (например, плиты или распорки) и не учитывает эффекты перекоса. Его не рекомендуется использовать для детального проектирования, но это полезный инструмент для предварительного проектирования.

Использование ростверка подходит во многих ситуациях. Использование модели конечных элементов даст более подробные результаты, особенно для неоднородных балок.

Хотя анализ ростверка широко используется и по-прежнему считается наиболее подходящим для большинства мостовых настилов, признано, что программы анализа методом конечных элементов становятся все более доступными и более простыми в использовании.Кроме того, требования Еврокода по проверке продольного изгиба при кручении могут сделать анализ продольного изгиба методом конечных элементов важным для проверки случая нагрузки мокрой бетонной конструкции.

 

Поперечный разрез Овербриджа Тринити

[вверх] Анализ ростков

[вверх] Анализ ростков: обзор

 

Изометрический вид ростверка, представляющего собой настил балки

Модель ростверка — это обычная форма расчетной модели для композитных мостовых настилов. Его ключевые особенности:

  • Это 2D модель
  • Конструктивное поведение линейно-упругое
  • Элементы балки выложены сеткой в ​​одной плоскости, жестко соединены в узлах
  • Продольные элементы представляют собой составные секции (т. Е. Основные балки с соответствующей плитой)
  • Поперечные элементы представляют собой только плиту или составное сечение, в котором присутствуют поперечные стальные балки

[вверх] Анализ ростверка: расположение элементов

Предлагается следующее руководство по выбору планировки ростверка:

  • Сохраняйте размеры сетки примерно квадратными
  • Используйте четное количество шагов сетки
  • Шаг сетки не более пролета / 8
  • Кромки вдоль парапета для облегчения приложения нагрузки
  • Вставьте дополнительные стыки для мест сращивания (обычно предполагается, что это 25% пролета от опор)


Для двухпролетного моста, как показано выше, подходящая компоновка будет такой, как показано ниже.

 
Типовая схема ростверка для двухпролетного многобалочного стального композитного моста

[вверх] Анализ ростверка: поэтапное применение загрузки

Для моделирования реакции конструкции на диапазон постоянных и переменных воздействий потребуются как минимум три различных модели ростверка:

  • Модель «только сталь» : Собственный вес стальных балок и вес влажного бетона во время строительства применяются к модели ростверка только из стали.Продольные элементы представляют собой только стальные балки, в то время как поперечные элементы обычно не требуются (они могут быть установлены как «фиктивные» элементы, чтобы сохранить то же расположение модели, что и составные модели).
  • «Долговременная» композитная модель : Постоянные воздействия, применяемые к завершенной конструкции (в основном, наложенные постоянные нагрузки, такие как покрытие поверхности, и ограничение кривизны из-за усадки), применяются к долговременной композитной модели. Характеристики сечения продольных составных элементов и поперечных элементов, представляющих плиту, рассчитываются с использованием длительного модуля упругости бетона.Если плита находится в состоянии растяжения, могут потребоваться свойства сечения с трещинами.
  • «Краткосрочная» составная модель. : Переходные воздействия (в основном вертикальные нагрузки из-за дорожного движения) применяются к краткосрочной составной модели. Свойства сечения рассчитываются так же, как и для долгосрочной модели, но с использованием краткосрочного модуля упругости. Опять же, свойства сечения с трещинами могут потребоваться там, где плита находится в состоянии растяжения.


Обратите внимание, что BS EN 1992-1-1 [1] дает несколько иной долгосрочный модуль упругости бетона при усадочной нагрузке, поэтому теоретически должна быть четвертая модель для анализа эффектов усадки.Однако модуль существенно не отличается от «обычного» долгосрочного значения, и разумно применить удерживающие моменты усадки к долгосрочной модели для определения вторичных моментов в балках. Однако соответствующие свойства сечения для усадки следует использовать для расчета напряжений, вызванных этими эффектами.

[вверх] Анализ ростков: свойства сечения

 

Свойства трансформируемого сечения элемента составной балки ростверка

Обычно все свойства сечения в «стальных элементах» рассчитываются с использованием преобразованной площади бетонной полки (разделить на коэффициент модульности n = E s / E c ).Следующие свойства сечения необходимы для каждого отдельного сечения:

  • Только сталь: только свойства стальной балки
  • Долговечный композит: бетонная поверхность, преобразованная в долгосрочную модульную конструкцию
  • Кратковременный композит: бетонная поверхность, преобразованная для кратковременного модульного соотношения
  • Свойства с трещинами (в областях коробления): площадь армирования принимается как эффективная только в сечении плиты.


Для свойств сечения без трещин армирование в плите может игнорироваться.

Типичный преобразованный разрез показан справа.

[вверх] Степень трещинности

Если соотношение длин соседних пролетов составляет не менее 0,6, поправка на растрескивание плиты в зонах забивания может быть сделана путем использования свойств сечения с трещинами для 15% пролета с каждой стороны промежуточных опор, как показано ниже. Это предусмотрено BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.2.3.

 

Степень трещиностойкости элементов балки

[вверху] Задержка сдвига в бетонных полках

Эффективная ширина бетонных полок основана на ширине плиты, равной L e /8 за пределами внешней стойки, по обе стороны от балки, где L e — это расстояние между точками обратного прогиба.Это определение дано в BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.1.2, где приведены приблизительные значения L и . Обратите внимание, что запаздывание сдвига необходимо учитывать как при ULS, так и при SLS (одинаковая эффективная ширина используется для обоих предельных состояний).

[вверх] Анализ ростверка: приложение нагрузок

Остаточные воздействия (собственный вес) распределяются между продольными стержнями с помощью простой статики. Графическое изображение типичных постоянных нагрузок, приложенных к модели ростверка, показано ниже (слева).

Загрузка трафика обычно определяется с помощью программ «автозагрузки», которые являются частью большинства аналитических программ. Эти программы используют поверхности влияния для определения степени равномерно распределенных нагрузок и положения тандемных систем и специальных транспортных средств. Типичная поверхность влияния для места изгиба в середине пролета показана ниже (справа).

Пользователь решает, какие положения на модели наиболее важны для проектирования (например, промежуточные участки, стыки и положения опор), и требует, чтобы для этих положений были созданы поверхности влияния; затем автопогрузчик определяет позиции, в которых применяется для наиболее обременительного эффекта.

  • Графическое изображение постоянных нагрузок, приложенных к модели

  • Типовая поверхность воздействия изгибающего момента в середине пролета двухпролетного четырехбалочного моста

[вверх] Анализ ростков: выход

Основной целью любого глобального анализа мостов является получение результатов, которые затем можно использовать при анализе и проектировании сечений. Обычно на выходе будут изгибающие моменты, поперечные силы и крутящие моменты (если они значительны) в главных балках.Прогибы также потребуются для расчетов из преамбула. Результат, вероятно, будет либо графическим, либо табличным, оба полезны. Графический вывод позволяет быстро установить на глаз пиковые моменты и сдвиги, а также позволяет проектировщику визуально проверить, ведет ли модель себя так, как ожидалось. Табличный вывод может быть полезен для постобработки в виде электронной таблицы и одновременного чтения сопутствующих эффектов нагрузки. Однако проектировщику следует принимать решения о том, где находятся критические места на конструкции, чтобы избежать чрезмерного количества выходных данных и постобработки.

  • Типовое графическое представление вывода изгибающего момента

  • Типичный результат анализа влияния нагрузки на ростверк

[вверх] Анализ ростков: прочие соображения

 

Графическое изображение изгибающих моментов в элементах плиты в ростверке модели

Также необходимо учитывать следующее:

  • Глобальные эффекты для расчета поперечных перекрытий : возьмите эффекты нагрузки на поперечные элементы из модели ростверка и добавьте к эффектам из локального анализа (например.грамм. Диаграммы Пучера. См. SCI 356). Любые нагрузки, приложенные к ростверку, следует прикладывать к швам только для этой цели, чтобы избежать неточного двойного учета местных эффектов.
  • Распорка : Связь обычно моделируется с помощью гибкого на сдвиг элемента (консервативно для использования элемента, который не допускает гибкости при сдвиге) с эквивалентными свойствами, рассчитанными на основе модели плоского каркаса. Модель плоской рамы также может использоваться для расчета распорок с использованием отклонений от модели ростверка, приложенных к модели плоской рамы, и при необходимости удерживающих сил.
  • Опоры : Все опоры обеспечивают только вертикальное ограничение в 2D ростверке. Влияние невертикальных нагрузок необходимо оценивать вручную или с помощью альтернативной модели.
  • Ручные проверки : Ручные проверки должны проводиться для проверки модели, например, проверка изгибающих моментов при равномерной нагрузке и проверка опорных реакций
  • Комбинированное программное обеспечение для глобального анализа и проектирования сечений : Некоторое программное обеспечение предлагает комбинированный глобальный анализ и возможность проектирования сечений.Проектировщики должны убедиться, что они понимают теорию, лежащую в основе проектирования секций балки, и проводить проверки на выходе.
 

Модель плоской рамы для оценки жесткости (для элемента модели ростверка) и для определения эффектов от смещений из выходного

[вверх] Анализ ростков: варианты

[вверх] Мосты косые

Многие мосты имеют перекос в плане, и модель ростверка позволяет компенсировать такое расположение одним из нескольких способов.Рассмотрим типичный план косого моста, показанный ниже.

 

Для малых углов перекоса сетку можно выровнять с перекосом, как показано ниже.

 
перекос сетки (перекос не более 20 °)

Для больших углов перекоса поведение элементов перекоса становится неточным, и лучше вернуться к ортогональной сетке.На концах необходимо компенсировать перекос.

 
Ортогональная сетка для большего перекоса. (наклон более 20 °)
[вверх] Мосты изогнутые
 

Типичный изогнутый композитный мост

Это относительно обычное дело для мостов на развязках с разнесенными уровнями и в других местах, где пространство ограничено, чтобы иметь значительную кривизну в плане.

В таких ситуациях можно использовать изогнутые ростверки, хотя при выборе компоновки и рассмотрении результатов анализа необходимо соблюдать осторожность, поскольку крутильные эффекты в плите нелегко отделить от эффектов коробления в стальных балках. Кроме того, после анализа ростверка необходимо будет учесть влияние горизонтальных «радиальных» сил в стальных фланцах.

 

Модель изогнутого ростверка для 4-пролетного моста

[вверх] Балки переменной глубины

Балки переменной глубины, такие как показанные ниже, можно легко разместить в модели ростверка путем изменения свойств сечения по длине продольных элементов.

 

Балки переменной глубины в двухпролетном мосту
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

[вверху] Лестничные настилы
 
Лестничный мостик (этап строительства, со спусковой головкой)

Лестничные настилы, подобные показанному справа, можно смоделировать с помощью ростверков.

В модели ростверка для лестничной площадки:

  • Основные лонжероны представляют собой сплошное составное сечение
  • Промежуточные лонжероны представляют собой только плиту
  • Поперечные элементы обычно представляют собой составное сечение, включая поперечные балки.Иногда могут быть включены только промежуточные элементы плиты между композитными поперечными элементами.


Вероятно, потребуется 3D-модель для моделирования взаимодействия между поперечными балками и главными балками, в частности, для определения жесткости U-образной рамы и воздействия на поперечные балки из-за местного применения специальных транспортных средств.

 
 
Трехмерная модель лестничного настила для взаимодействия поперечных балок и главных балок
[вверх] Мосты интегральные

Для интегрального моста можно использовать двухмерный ростверк с поворотными пружинными опорами на встроенных опорах в сочетании с двухмерной плоской моделью рамы для температурных воздействий.В качестве альтернативы можно использовать трехмерную модель с участком ростверка для настила и вертикальными участками для устоя и фундамента.

[вверху] Расчет критического изгиба на упругость для грузовой платформы «мокрый бетон»

 

Голые стальные балки в ожидании загрузки мокрого бетона

BS EN 1993-2 [3] не дает формулы для определения гибкости при продольном изгибе при кручении парных стальных балок с торсионными связями, когда пара балок склонна изгибаться как пара, сочувствуя друг другу, а не между ограничениями. .Это обычный сценарий для мокрой загрузки бетона. Можно рассмотреть два варианта:

  • Расчет гибкости с помощью анализа критического продольного изгиба по КЭ
  • Используйте упрощенные правила гибкости ограничителей скручивания, взятые из BS 5400-3 [4] (они доступны в формате Еврокода в SCI P356).


Для анализа КЭ пользователю необходимо просмотреть режимы потери устойчивости, чтобы найти режим продольного изгиба при кручении — можно обнаружить, что формы продольного изгиба стенки или полки возникают раньше, чем поперечные формы продольного изгиба при кручении.

Анализ КЭ, вероятно, даст значительные преимущества по сравнению с упрощенным подходом, который обсуждается при проектировании балки.

Дальнейшие инструкции по определению сопротивления продольному изгибу балок из стальных листов в композитных мостах во время строительства (голая стальная ступень) и в эксплуатации (когда плита настила действует как верхний фланец) доступны в ED008.

[вверх] Конечно-элементное моделирование

Поскольку вполне вероятно, что для проверки упругой критической потери устойчивости потребуется модель конечных элементов, можно рассмотреть возможность использования полной модели конечных элементов для всего анализа.Это также имеет то преимущество, что структурный отклик потенциально лучше моделируется. Однако есть ряд недостатков, в том числе:

 

Полная конечно-элементная модель

  • Более длительная установка
  • Больше шансов ошибки
  • Больше времени для получения результатов
  • Для уверенного использования требуется больше практики
  • Отладка сложнее
  • Пиковые опорные моменты могут быть недооценены


Если принято решение об использовании конечно-элементной модели, могут помочь следующие рекомендации:

  • Крупная сетка, вероятно, будет достаточной
  • Держите сетку как можно более квадратной
  • Требуется более тщательное планирование
  • Толстые элементы оболочки для балок и плит, балочные элементы в других местах (например,грамм. для распорки)
  • В качестве альтернативы можно использовать балочные элементы для составных пластин для стальных балок
  • Требуется дополнительная проверка
  • Необходимые анизотропные свойства в областях с трещинами

[вверх] Выводы

Ростверк — это обычно используемая модель мостовых настилов, и она относительно проста в использовании. Тем не менее, модель конечных элементов, скорее всего, по-прежнему потребуется для анализа упругого критического продольного изгиба стальных балок, поддерживающих влажную нагрузку бетона.Следовательно, модель из конечных элементов может рассматриваться для всего анализа, что также может иметь возможное преимущество в виде лучшего моделирования реакции конструкции. Однако у этого подхода есть некоторые недостатки, поэтому многие проектировщики используют ростверк для основного анализа и используют модель конечных элементов только там, где это абсолютно необходимо.

[вверх] Список литературы

  1. ↑ BS EN 1992-1-1: 2004 + A1: 2014 Еврокод 2. Проектирование бетонных конструкций. Общие правила и правила для зданий, BSI
  2. 2.0 2,1 BS EN 1994-2: 2005, Еврокод 4. Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций. Общие правила и правила для мостов, BSI
  3. ↑ BS EN 1993-2: 2006, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Стальные мосты, BSI
  4. ↑ BS 5400-3: 2000 Стальные, бетонные и композитные мосты. Свод правил проектирования стальных мостов. BSI

[вверх] Ресурсы

[вверху] См. Также

[вверх] Внешние ссылки

Моделирование и анализ балочных мостов

Большинство автомобильных мостов представляют собой балочные конструкции с однопролетными или непрерывными пролетами, а композитные мосты имеют форму многобалочных или лестничных настилов.Определение основных эффектов различных комбинаций нагрузок часто может быть достигнуто с помощью 2-мерной аналитической модели, но для более всестороннего анализа необходима 3-мерная модель. В этой статье рассматриваются соответствующие методы анализа и моделирования типичных мостов из стали и композитных материалов в Великобритании.

 

Полная конечно-элементная модель

[вверху] Варианты моделирования типичного многолучевого моста

 
Типичный многобалочный стальной композитный мост
Овербридж Тринити на A120
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

Существует три варианта моделирования типичного многобалочного стального композитного моста:


Линейный луч — довольно грубый инструмент.Он не учитывает поперечное распределение, он не дает результатов для поперечного дизайна (например, плиты или распорки) и не учитывает эффекты перекоса. Его не рекомендуется использовать для детального проектирования, но это полезный инструмент для предварительного проектирования.

Использование ростверка подходит во многих ситуациях. Использование модели конечных элементов даст более подробные результаты, особенно для неоднородных балок.

Хотя анализ ростверка широко используется и по-прежнему считается наиболее подходящим для большинства мостовых настилов, признано, что программы анализа методом конечных элементов становятся все более доступными и более простыми в использовании.Кроме того, требования Еврокода по проверке продольного изгиба при кручении могут сделать анализ продольного изгиба методом конечных элементов важным для проверки случая нагрузки мокрой бетонной конструкции.

 

Поперечный разрез Овербриджа Тринити

[вверх] Анализ ростков

[вверх] Анализ ростков: обзор

 

Изометрический вид ростверка, представляющего собой настил балки

Модель ростверка — это обычная форма расчетной модели для композитных мостовых настилов.Его ключевые особенности:

  • Это 2D модель
  • Конструктивное поведение линейно-упругое
  • Элементы балки выложены сеткой в ​​одной плоскости, жестко соединены в узлах
  • Продольные элементы представляют собой составные секции (т. Е. Основные балки с соответствующей плитой)
  • Поперечные элементы представляют собой только плиту или составное сечение, в котором присутствуют поперечные стальные балки

[вверх] Анализ ростверка: расположение элементов

Предлагается следующее руководство по выбору планировки ростверка:

  • Сохраняйте размеры сетки примерно квадратными
  • Используйте четное количество шагов сетки
  • Шаг сетки не более пролета / 8
  • Кромки вдоль парапета для облегчения приложения нагрузки
  • Вставьте дополнительные стыки для мест сращивания (обычно предполагается, что это 25% пролета от опор)


Для двухпролетного моста, как показано выше, подходящая компоновка будет такой, как показано ниже.

 
Типовая схема ростверка для двухпролетного многобалочного стального композитного моста

[вверх] Анализ ростверка: поэтапное применение загрузки

Для моделирования реакции конструкции на диапазон постоянных и переменных воздействий потребуются как минимум три различных модели ростверка:

  • Модель «только сталь» : Собственный вес стальных балок и вес влажного бетона во время строительства применяются к модели ростверка только из стали.Продольные элементы представляют собой только стальные балки, в то время как поперечные элементы обычно не требуются (они могут быть установлены как «фиктивные» элементы, чтобы сохранить то же расположение модели, что и составные модели).
  • «Долговременная» композитная модель : Постоянные воздействия, применяемые к завершенной конструкции (в основном, наложенные постоянные нагрузки, такие как покрытие поверхности, и ограничение кривизны из-за усадки), применяются к долговременной композитной модели. Характеристики сечения продольных составных элементов и поперечных элементов, представляющих плиту, рассчитываются с использованием длительного модуля упругости бетона.Если плита находится в состоянии растяжения, могут потребоваться свойства сечения с трещинами.
  • «Краткосрочная» составная модель. : Переходные воздействия (в основном вертикальные нагрузки из-за дорожного движения) применяются к краткосрочной составной модели. Свойства сечения рассчитываются так же, как и для долгосрочной модели, но с использованием краткосрочного модуля упругости. Опять же, свойства сечения с трещинами могут потребоваться там, где плита находится в состоянии растяжения.


Обратите внимание, что BS EN 1992-1-1 [1] дает несколько иной долгосрочный модуль упругости бетона при усадочной нагрузке, поэтому теоретически должна быть четвертая модель для анализа эффектов усадки.Однако модуль существенно не отличается от «обычного» долгосрочного значения, и разумно применить удерживающие моменты усадки к долгосрочной модели для определения вторичных моментов в балках. Однако соответствующие свойства сечения для усадки следует использовать для расчета напряжений, вызванных этими эффектами.

[вверх] Анализ ростков: свойства сечения

 

Свойства трансформируемого сечения элемента составной балки ростверка

Обычно все свойства сечения в «стальных элементах» рассчитываются с использованием преобразованной площади бетонной полки (разделить на коэффициент модульности n = E s / E c ).Следующие свойства сечения необходимы для каждого отдельного сечения:

  • Только сталь: только свойства стальной балки
  • Долговечный композит: бетонная поверхность, преобразованная в долгосрочную модульную конструкцию
  • Кратковременный композит: бетонная поверхность, преобразованная для кратковременного модульного соотношения
  • Свойства с трещинами (в областях коробления): площадь армирования принимается как эффективная только в сечении плиты.


Для свойств сечения без трещин армирование в плите может игнорироваться.

Типичный преобразованный разрез показан справа.

[вверх] Степень трещинности

Если соотношение длин соседних пролетов составляет не менее 0,6, поправка на растрескивание плиты в зонах забивания может быть сделана путем использования свойств сечения с трещинами для 15% пролета с каждой стороны промежуточных опор, как показано ниже. Это предусмотрено BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.2.3.

 

Степень трещиностойкости элементов балки

[вверху] Задержка сдвига в бетонных полках

Эффективная ширина бетонных полок основана на ширине плиты, равной L e /8 за пределами внешней стойки, по обе стороны от балки, где L e — это расстояние между точками обратного прогиба.Это определение дано в BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.1.2, где приведены приблизительные значения L и . Обратите внимание, что запаздывание сдвига необходимо учитывать как при ULS, так и при SLS (одинаковая эффективная ширина используется для обоих предельных состояний).

[вверх] Анализ ростверка: приложение нагрузок

Остаточные воздействия (собственный вес) распределяются между продольными стержнями с помощью простой статики. Графическое изображение типичных постоянных нагрузок, приложенных к модели ростверка, показано ниже (слева).

Загрузка трафика обычно определяется с помощью программ «автозагрузки», которые являются частью большинства аналитических программ. Эти программы используют поверхности влияния для определения степени равномерно распределенных нагрузок и положения тандемных систем и специальных транспортных средств. Типичная поверхность влияния для места изгиба в середине пролета показана ниже (справа).

Пользователь решает, какие положения на модели наиболее важны для проектирования (например, промежуточные участки, стыки и положения опор), и требует, чтобы для этих положений были созданы поверхности влияния; затем автопогрузчик определяет позиции, в которых применяется для наиболее обременительного эффекта.

  • Графическое изображение постоянных нагрузок, приложенных к модели

  • Типовая поверхность воздействия изгибающего момента в середине пролета двухпролетного четырехбалочного моста

[вверх] Анализ ростков: выход

Основной целью любого глобального анализа мостов является получение результатов, которые затем можно использовать при анализе и проектировании сечений. Обычно на выходе будут изгибающие моменты, поперечные силы и крутящие моменты (если они значительны) в главных балках.Прогибы также потребуются для расчетов из преамбула. Результат, вероятно, будет либо графическим, либо табличным, оба полезны. Графический вывод позволяет быстро установить на глаз пиковые моменты и сдвиги, а также позволяет проектировщику визуально проверить, ведет ли модель себя так, как ожидалось. Табличный вывод может быть полезен для постобработки в виде электронной таблицы и одновременного чтения сопутствующих эффектов нагрузки. Однако проектировщику следует принимать решения о том, где находятся критические места на конструкции, чтобы избежать чрезмерного количества выходных данных и постобработки.

  • Типовое графическое представление вывода изгибающего момента

  • Типичный результат анализа влияния нагрузки на ростверк

[вверх] Анализ ростков: прочие соображения

 

Графическое изображение изгибающих моментов в элементах плиты в ростверке модели

Также необходимо учитывать следующее:

  • Глобальные эффекты для расчета поперечных перекрытий : возьмите эффекты нагрузки на поперечные элементы из модели ростверка и добавьте к эффектам из локального анализа (например.грамм. Диаграммы Пучера. См. SCI 356). Любые нагрузки, приложенные к ростверку, следует прикладывать к швам только для этой цели, чтобы избежать неточного двойного учета местных эффектов.
  • Распорка : Связь обычно моделируется с помощью гибкого на сдвиг элемента (консервативно для использования элемента, который не допускает гибкости при сдвиге) с эквивалентными свойствами, рассчитанными на основе модели плоского каркаса. Модель плоской рамы также может использоваться для расчета распорок с использованием отклонений от модели ростверка, приложенных к модели плоской рамы, и при необходимости удерживающих сил.
  • Опоры : Все опоры обеспечивают только вертикальное ограничение в 2D ростверке. Влияние невертикальных нагрузок необходимо оценивать вручную или с помощью альтернативной модели.
  • Ручные проверки : Ручные проверки должны проводиться для проверки модели, например, проверка изгибающих моментов при равномерной нагрузке и проверка опорных реакций
  • Комбинированное программное обеспечение для глобального анализа и проектирования сечений : Некоторое программное обеспечение предлагает комбинированный глобальный анализ и возможность проектирования сечений.Проектировщики должны убедиться, что они понимают теорию, лежащую в основе проектирования секций балки, и проводить проверки на выходе.
 

Модель плоской рамы для оценки жесткости (для элемента модели ростверка) и для определения эффектов от смещений из выходного

[вверх] Анализ ростков: варианты

[вверх] Мосты косые

Многие мосты имеют перекос в плане, и модель ростверка позволяет компенсировать такое расположение одним из нескольких способов.Рассмотрим типичный план косого моста, показанный ниже.

 

Для малых углов перекоса сетку можно выровнять с перекосом, как показано ниже.

 
перекос сетки (перекос не более 20 °)

Для больших углов перекоса поведение элементов перекоса становится неточным, и лучше вернуться к ортогональной сетке.На концах необходимо компенсировать перекос.

 
Ортогональная сетка для большего перекоса. (наклон более 20 °)
[вверх] Мосты изогнутые
 

Типичный изогнутый композитный мост

Это относительно обычное дело для мостов на развязках с разнесенными уровнями и в других местах, где пространство ограничено, чтобы иметь значительную кривизну в плане.

В таких ситуациях можно использовать изогнутые ростверки, хотя при выборе компоновки и рассмотрении результатов анализа необходимо соблюдать осторожность, поскольку крутильные эффекты в плите нелегко отделить от эффектов коробления в стальных балках. Кроме того, после анализа ростверка необходимо будет учесть влияние горизонтальных «радиальных» сил в стальных фланцах.

 

Модель изогнутого ростверка для 4-пролетного моста

[вверх] Балки переменной глубины

Балки переменной глубины, такие как показанные ниже, можно легко разместить в модели ростверка путем изменения свойств сечения по длине продольных элементов.

 

Балки переменной глубины в двухпролетном мосту
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

[вверху] Лестничные настилы
 
Лестничный мостик (этап строительства, со спусковой головкой)

Лестничные настилы, подобные показанному справа, можно смоделировать с помощью ростверков.

В модели ростверка для лестничной площадки:

  • Основные лонжероны представляют собой сплошное составное сечение
  • Промежуточные лонжероны представляют собой только плиту
  • Поперечные элементы обычно представляют собой составное сечение, включая поперечные балки.Иногда могут быть включены только промежуточные элементы плиты между композитными поперечными элементами.


Вероятно, потребуется 3D-модель для моделирования взаимодействия между поперечными балками и главными балками, в частности, для определения жесткости U-образной рамы и воздействия на поперечные балки из-за местного применения специальных транспортных средств.

 
 
Трехмерная модель лестничного настила для взаимодействия поперечных балок и главных балок
[вверх] Мосты интегральные

Для интегрального моста можно использовать двухмерный ростверк с поворотными пружинными опорами на встроенных опорах в сочетании с двухмерной плоской моделью рамы для температурных воздействий.В качестве альтернативы можно использовать трехмерную модель с участком ростверка для настила и вертикальными участками для устоя и фундамента.

[вверху] Расчет критического изгиба на упругость для грузовой платформы «мокрый бетон»

 

Голые стальные балки в ожидании загрузки мокрого бетона

BS EN 1993-2 [3] не дает формулы для определения гибкости при продольном изгибе при кручении парных стальных балок с торсионными связями, когда пара балок склонна изгибаться как пара, сочувствуя друг другу, а не между ограничениями. .Это обычный сценарий для мокрой загрузки бетона. Можно рассмотреть два варианта:

  • Расчет гибкости с помощью анализа критического продольного изгиба по КЭ
  • Используйте упрощенные правила гибкости ограничителей скручивания, взятые из BS 5400-3 [4] (они доступны в формате Еврокода в SCI P356).


Для анализа КЭ пользователю необходимо просмотреть режимы потери устойчивости, чтобы найти режим продольного изгиба при кручении — можно обнаружить, что формы продольного изгиба стенки или полки возникают раньше, чем поперечные формы продольного изгиба при кручении.

Анализ КЭ, вероятно, даст значительные преимущества по сравнению с упрощенным подходом, который обсуждается при проектировании балки.

Дальнейшие инструкции по определению сопротивления продольному изгибу балок из стальных листов в композитных мостах во время строительства (голая стальная ступень) и в эксплуатации (когда плита настила действует как верхний фланец) доступны в ED008.

[вверх] Конечно-элементное моделирование

Поскольку вполне вероятно, что для проверки упругой критической потери устойчивости потребуется модель конечных элементов, можно рассмотреть возможность использования полной модели конечных элементов для всего анализа.Это также имеет то преимущество, что структурный отклик потенциально лучше моделируется. Однако есть ряд недостатков, в том числе:

 

Полная конечно-элементная модель

  • Более длительная установка
  • Больше шансов ошибки
  • Больше времени для получения результатов
  • Для уверенного использования требуется больше практики
  • Отладка сложнее
  • Пиковые опорные моменты могут быть недооценены


Если принято решение об использовании конечно-элементной модели, могут помочь следующие рекомендации:

  • Крупная сетка, вероятно, будет достаточной
  • Держите сетку как можно более квадратной
  • Требуется более тщательное планирование
  • Толстые элементы оболочки для балок и плит, балочные элементы в других местах (например,грамм. для распорки)
  • В качестве альтернативы можно использовать балочные элементы для составных пластин для стальных балок
  • Требуется дополнительная проверка
  • Необходимые анизотропные свойства в областях с трещинами

[вверх] Выводы

Ростверк — это обычно используемая модель мостовых настилов, и она относительно проста в использовании. Тем не менее, модель конечных элементов, скорее всего, по-прежнему потребуется для анализа упругого критического продольного изгиба стальных балок, поддерживающих влажную нагрузку бетона.Следовательно, модель из конечных элементов может рассматриваться для всего анализа, что также может иметь возможное преимущество в виде лучшего моделирования реакции конструкции. Однако у этого подхода есть некоторые недостатки, поэтому многие проектировщики используют ростверк для основного анализа и используют модель конечных элементов только там, где это абсолютно необходимо.

[вверх] Список литературы

  1. ↑ BS EN 1992-1-1: 2004 + A1: 2014 Еврокод 2. Проектирование бетонных конструкций. Общие правила и правила для зданий, BSI
  2. 2.0 2,1 BS EN 1994-2: 2005, Еврокод 4. Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций. Общие правила и правила для мостов, BSI
  3. ↑ BS EN 1993-2: 2006, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Стальные мосты, BSI
  4. ↑ BS 5400-3: 2000 Стальные, бетонные и композитные мосты. Свод правил проектирования стальных мостов. BSI

[вверх] Ресурсы

[вверху] См. Также

[вверх] Внешние ссылки

Моделирование и анализ балочных мостов

Большинство автомобильных мостов представляют собой балочные конструкции с однопролетными или непрерывными пролетами, а композитные мосты имеют форму многобалочных или лестничных настилов.Определение основных эффектов различных комбинаций нагрузок часто может быть достигнуто с помощью 2-мерной аналитической модели, но для более всестороннего анализа необходима 3-мерная модель. В этой статье рассматриваются соответствующие методы анализа и моделирования типичных мостов из стали и композитных материалов в Великобритании.

 

Полная конечно-элементная модель

[вверху] Варианты моделирования типичного многолучевого моста

 
Типичный многобалочный стальной композитный мост
Овербридж Тринити на A120
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

Существует три варианта моделирования типичного многобалочного стального композитного моста:


Линейный луч — довольно грубый инструмент.Он не учитывает поперечное распределение, он не дает результатов для поперечного дизайна (например, плиты или распорки) и не учитывает эффекты перекоса. Его не рекомендуется использовать для детального проектирования, но это полезный инструмент для предварительного проектирования.

Использование ростверка подходит во многих ситуациях. Использование модели конечных элементов даст более подробные результаты, особенно для неоднородных балок.

Хотя анализ ростверка широко используется и по-прежнему считается наиболее подходящим для большинства мостовых настилов, признано, что программы анализа методом конечных элементов становятся все более доступными и более простыми в использовании.Кроме того, требования Еврокода по проверке продольного изгиба при кручении могут сделать анализ продольного изгиба методом конечных элементов важным для проверки случая нагрузки мокрой бетонной конструкции.

 

Поперечный разрез Овербриджа Тринити

[вверх] Анализ ростков

[вверх] Анализ ростков: обзор

 

Изометрический вид ростверка, представляющего собой настил балки

Модель ростверка — это обычная форма расчетной модели для композитных мостовых настилов.Его ключевые особенности:

  • Это 2D модель
  • Конструктивное поведение линейно-упругое
  • Элементы балки выложены сеткой в ​​одной плоскости, жестко соединены в узлах
  • Продольные элементы представляют собой составные секции (т. Е. Основные балки с соответствующей плитой)
  • Поперечные элементы представляют собой только плиту или составное сечение, в котором присутствуют поперечные стальные балки

[вверх] Анализ ростверка: расположение элементов

Предлагается следующее руководство по выбору планировки ростверка:

  • Сохраняйте размеры сетки примерно квадратными
  • Используйте четное количество шагов сетки
  • Шаг сетки не более пролета / 8
  • Кромки вдоль парапета для облегчения приложения нагрузки
  • Вставьте дополнительные стыки для мест сращивания (обычно предполагается, что это 25% пролета от опор)


Для двухпролетного моста, как показано выше, подходящая компоновка будет такой, как показано ниже.

 
Типовая схема ростверка для двухпролетного многобалочного стального композитного моста

[вверх] Анализ ростверка: поэтапное применение загрузки

Для моделирования реакции конструкции на диапазон постоянных и переменных воздействий потребуются как минимум три различных модели ростверка:

  • Модель «только сталь» : Собственный вес стальных балок и вес влажного бетона во время строительства применяются к модели ростверка только из стали.Продольные элементы представляют собой только стальные балки, в то время как поперечные элементы обычно не требуются (они могут быть установлены как «фиктивные» элементы, чтобы сохранить то же расположение модели, что и составные модели).
  • «Долговременная» композитная модель : Постоянные воздействия, применяемые к завершенной конструкции (в основном, наложенные постоянные нагрузки, такие как покрытие поверхности, и ограничение кривизны из-за усадки), применяются к долговременной композитной модели. Характеристики сечения продольных составных элементов и поперечных элементов, представляющих плиту, рассчитываются с использованием длительного модуля упругости бетона.Если плита находится в состоянии растяжения, могут потребоваться свойства сечения с трещинами.
  • «Краткосрочная» составная модель. : Переходные воздействия (в основном вертикальные нагрузки из-за дорожного движения) применяются к краткосрочной составной модели. Свойства сечения рассчитываются так же, как и для долгосрочной модели, но с использованием краткосрочного модуля упругости. Опять же, свойства сечения с трещинами могут потребоваться там, где плита находится в состоянии растяжения.


Обратите внимание, что BS EN 1992-1-1 [1] дает несколько иной долгосрочный модуль упругости бетона при усадочной нагрузке, поэтому теоретически должна быть четвертая модель для анализа эффектов усадки.Однако модуль существенно не отличается от «обычного» долгосрочного значения, и разумно применить удерживающие моменты усадки к долгосрочной модели для определения вторичных моментов в балках. Однако соответствующие свойства сечения для усадки следует использовать для расчета напряжений, вызванных этими эффектами.

[вверх] Анализ ростков: свойства сечения

 

Свойства трансформируемого сечения элемента составной балки ростверка

Обычно все свойства сечения в «стальных элементах» рассчитываются с использованием преобразованной площади бетонной полки (разделить на коэффициент модульности n = E s / E c ).Следующие свойства сечения необходимы для каждого отдельного сечения:

  • Только сталь: только свойства стальной балки
  • Долговечный композит: бетонная поверхность, преобразованная в долгосрочную модульную конструкцию
  • Кратковременный композит: бетонная поверхность, преобразованная для кратковременного модульного соотношения
  • Свойства с трещинами (в областях коробления): площадь армирования принимается как эффективная только в сечении плиты.


Для свойств сечения без трещин армирование в плите может игнорироваться.

Типичный преобразованный разрез показан справа.

[вверх] Степень трещинности

Если соотношение длин соседних пролетов составляет не менее 0,6, поправка на растрескивание плиты в зонах забивания может быть сделана путем использования свойств сечения с трещинами для 15% пролета с каждой стороны промежуточных опор, как показано ниже. Это предусмотрено BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.2.3.

 

Степень трещиностойкости элементов балки

[вверху] Задержка сдвига в бетонных полках

Эффективная ширина бетонных полок основана на ширине плиты, равной L e /8 за пределами внешней стойки, по обе стороны от балки, где L e — это расстояние между точками обратного прогиба.Это определение дано в BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.1.2, где приведены приблизительные значения L и . Обратите внимание, что запаздывание сдвига необходимо учитывать как при ULS, так и при SLS (одинаковая эффективная ширина используется для обоих предельных состояний).

[вверх] Анализ ростверка: приложение нагрузок

Остаточные воздействия (собственный вес) распределяются между продольными стержнями с помощью простой статики. Графическое изображение типичных постоянных нагрузок, приложенных к модели ростверка, показано ниже (слева).

Загрузка трафика обычно определяется с помощью программ «автозагрузки», которые являются частью большинства аналитических программ. Эти программы используют поверхности влияния для определения степени равномерно распределенных нагрузок и положения тандемных систем и специальных транспортных средств. Типичная поверхность влияния для места изгиба в середине пролета показана ниже (справа).

Пользователь решает, какие положения на модели наиболее важны для проектирования (например, промежуточные участки, стыки и положения опор), и требует, чтобы для этих положений были созданы поверхности влияния; затем автопогрузчик определяет позиции, в которых применяется для наиболее обременительного эффекта.

  • Графическое изображение постоянных нагрузок, приложенных к модели

  • Типовая поверхность воздействия изгибающего момента в середине пролета двухпролетного четырехбалочного моста

[вверх] Анализ ростков: выход

Основной целью любого глобального анализа мостов является получение результатов, которые затем можно использовать при анализе и проектировании сечений. Обычно на выходе будут изгибающие моменты, поперечные силы и крутящие моменты (если они значительны) в главных балках.Прогибы также потребуются для расчетов из преамбула. Результат, вероятно, будет либо графическим, либо табличным, оба полезны. Графический вывод позволяет быстро установить на глаз пиковые моменты и сдвиги, а также позволяет проектировщику визуально проверить, ведет ли модель себя так, как ожидалось. Табличный вывод может быть полезен для постобработки в виде электронной таблицы и одновременного чтения сопутствующих эффектов нагрузки. Однако проектировщику следует принимать решения о том, где находятся критические места на конструкции, чтобы избежать чрезмерного количества выходных данных и постобработки.

  • Типовое графическое представление вывода изгибающего момента

  • Типичный результат анализа влияния нагрузки на ростверк

[вверх] Анализ ростков: прочие соображения

 

Графическое изображение изгибающих моментов в элементах плиты в ростверке модели

Также необходимо учитывать следующее:

  • Глобальные эффекты для расчета поперечных перекрытий : возьмите эффекты нагрузки на поперечные элементы из модели ростверка и добавьте к эффектам из локального анализа (например.грамм. Диаграммы Пучера. См. SCI 356). Любые нагрузки, приложенные к ростверку, следует прикладывать к швам только для этой цели, чтобы избежать неточного двойного учета местных эффектов.
  • Распорка : Связь обычно моделируется с помощью гибкого на сдвиг элемента (консервативно для использования элемента, который не допускает гибкости при сдвиге) с эквивалентными свойствами, рассчитанными на основе модели плоского каркаса. Модель плоской рамы также может использоваться для расчета распорок с использованием отклонений от модели ростверка, приложенных к модели плоской рамы, и при необходимости удерживающих сил.
  • Опоры : Все опоры обеспечивают только вертикальное ограничение в 2D ростверке. Влияние невертикальных нагрузок необходимо оценивать вручную или с помощью альтернативной модели.
  • Ручные проверки : Ручные проверки должны проводиться для проверки модели, например, проверка изгибающих моментов при равномерной нагрузке и проверка опорных реакций
  • Комбинированное программное обеспечение для глобального анализа и проектирования сечений : Некоторое программное обеспечение предлагает комбинированный глобальный анализ и возможность проектирования сечений.Проектировщики должны убедиться, что они понимают теорию, лежащую в основе проектирования секций балки, и проводить проверки на выходе.
 

Модель плоской рамы для оценки жесткости (для элемента модели ростверка) и для определения эффектов от смещений из выходного

[вверх] Анализ ростков: варианты

[вверх] Мосты косые

Многие мосты имеют перекос в плане, и модель ростверка позволяет компенсировать такое расположение одним из нескольких способов.Рассмотрим типичный план косого моста, показанный ниже.

 

Для малых углов перекоса сетку можно выровнять с перекосом, как показано ниже.

 
перекос сетки (перекос не более 20 °)

Для больших углов перекоса поведение элементов перекоса становится неточным, и лучше вернуться к ортогональной сетке.На концах необходимо компенсировать перекос.

 
Ортогональная сетка для большего перекоса. (наклон более 20 °)
[вверх] Мосты изогнутые
 

Типичный изогнутый композитный мост

Это относительно обычное дело для мостов на развязках с разнесенными уровнями и в других местах, где пространство ограничено, чтобы иметь значительную кривизну в плане.

В таких ситуациях можно использовать изогнутые ростверки, хотя при выборе компоновки и рассмотрении результатов анализа необходимо соблюдать осторожность, поскольку крутильные эффекты в плите нелегко отделить от эффектов коробления в стальных балках. Кроме того, после анализа ростверка необходимо будет учесть влияние горизонтальных «радиальных» сил в стальных фланцах.

 

Модель изогнутого ростверка для 4-пролетного моста

[вверх] Балки переменной глубины

Балки переменной глубины, такие как показанные ниже, можно легко разместить в модели ростверка путем изменения свойств сечения по длине продольных элементов.

 

Балки переменной глубины в двухпролетном мосту
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

[вверху] Лестничные настилы
 
Лестничный мостик (этап строительства, со спусковой головкой)

Лестничные настилы, подобные показанному справа, можно смоделировать с помощью ростверков.

В модели ростверка для лестничной площадки:

  • Основные лонжероны представляют собой сплошное составное сечение
  • Промежуточные лонжероны представляют собой только плиту
  • Поперечные элементы обычно представляют собой составное сечение, включая поперечные балки.Иногда могут быть включены только промежуточные элементы плиты между композитными поперечными элементами.


Вероятно, потребуется 3D-модель для моделирования взаимодействия между поперечными балками и главными балками, в частности, для определения жесткости U-образной рамы и воздействия на поперечные балки из-за местного применения специальных транспортных средств.

 
 
Трехмерная модель лестничного настила для взаимодействия поперечных балок и главных балок
[вверх] Мосты интегральные

Для интегрального моста можно использовать двухмерный ростверк с поворотными пружинными опорами на встроенных опорах в сочетании с двухмерной плоской моделью рамы для температурных воздействий.В качестве альтернативы можно использовать трехмерную модель с участком ростверка для настила и вертикальными участками для устоя и фундамента.

[вверху] Расчет критического изгиба на упругость для грузовой платформы «мокрый бетон»

 

Голые стальные балки в ожидании загрузки мокрого бетона

BS EN 1993-2 [3] не дает формулы для определения гибкости при продольном изгибе при кручении парных стальных балок с торсионными связями, когда пара балок склонна изгибаться как пара, сочувствуя друг другу, а не между ограничениями. .Это обычный сценарий для мокрой загрузки бетона. Можно рассмотреть два варианта:

  • Расчет гибкости с помощью анализа критического продольного изгиба по КЭ
  • Используйте упрощенные правила гибкости ограничителей скручивания, взятые из BS 5400-3 [4] (они доступны в формате Еврокода в SCI P356).


Для анализа КЭ пользователю необходимо просмотреть режимы потери устойчивости, чтобы найти режим продольного изгиба при кручении — можно обнаружить, что формы продольного изгиба стенки или полки возникают раньше, чем поперечные формы продольного изгиба при кручении.

Анализ КЭ, вероятно, даст значительные преимущества по сравнению с упрощенным подходом, который обсуждается при проектировании балки.

Дальнейшие инструкции по определению сопротивления продольному изгибу балок из стальных листов в композитных мостах во время строительства (голая стальная ступень) и в эксплуатации (когда плита настила действует как верхний фланец) доступны в ED008.

[вверх] Конечно-элементное моделирование

Поскольку вполне вероятно, что для проверки упругой критической потери устойчивости потребуется модель конечных элементов, можно рассмотреть возможность использования полной модели конечных элементов для всего анализа.Это также имеет то преимущество, что структурный отклик потенциально лучше моделируется. Однако есть ряд недостатков, в том числе:

 

Полная конечно-элементная модель

  • Более длительная установка
  • Больше шансов ошибки
  • Больше времени для получения результатов
  • Для уверенного использования требуется больше практики
  • Отладка сложнее
  • Пиковые опорные моменты могут быть недооценены


Если принято решение об использовании конечно-элементной модели, могут помочь следующие рекомендации:

  • Крупная сетка, вероятно, будет достаточной
  • Держите сетку как можно более квадратной
  • Требуется более тщательное планирование
  • Толстые элементы оболочки для балок и плит, балочные элементы в других местах (например,грамм. для распорки)
  • В качестве альтернативы можно использовать балочные элементы для составных пластин для стальных балок
  • Требуется дополнительная проверка
  • Необходимые анизотропные свойства в областях с трещинами

[вверх] Выводы

Ростверк — это обычно используемая модель мостовых настилов, и она относительно проста в использовании. Тем не менее, модель конечных элементов, скорее всего, по-прежнему потребуется для анализа упругого критического продольного изгиба стальных балок, поддерживающих влажную нагрузку бетона.Следовательно, модель из конечных элементов может рассматриваться для всего анализа, что также может иметь возможное преимущество в виде лучшего моделирования реакции конструкции. Однако у этого подхода есть некоторые недостатки, поэтому многие проектировщики используют ростверк для основного анализа и используют модель конечных элементов только там, где это абсолютно необходимо.

[вверх] Список литературы

  1. ↑ BS EN 1992-1-1: 2004 + A1: 2014 Еврокод 2. Проектирование бетонных конструкций. Общие правила и правила для зданий, BSI
  2. 2.0 2,1 BS EN 1994-2: 2005, Еврокод 4. Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций. Общие правила и правила для мостов, BSI
  3. ↑ BS EN 1993-2: 2006, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Стальные мосты, BSI
  4. ↑ BS 5400-3: 2000 Стальные, бетонные и композитные мосты. Свод правил проектирования стальных мостов. BSI

[вверх] Ресурсы

[вверху] См. Также

[вверх] Внешние ссылки

Моделирование и анализ балочных мостов

Большинство автомобильных мостов представляют собой балочные конструкции с однопролетными или непрерывными пролетами, а композитные мосты имеют форму многобалочных или лестничных настилов.Определение основных эффектов различных комбинаций нагрузок часто может быть достигнуто с помощью 2-мерной аналитической модели, но для более всестороннего анализа необходима 3-мерная модель. В этой статье рассматриваются соответствующие методы анализа и моделирования типичных мостов из стали и композитных материалов в Великобритании.

 

Полная конечно-элементная модель

[вверху] Варианты моделирования типичного многолучевого моста

 
Типичный многобалочный стальной композитный мост
Овербридж Тринити на A120
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

Существует три варианта моделирования типичного многобалочного стального композитного моста:


Линейный луч — довольно грубый инструмент.Он не учитывает поперечное распределение, он не дает результатов для поперечного дизайна (например, плиты или распорки) и не учитывает эффекты перекоса. Его не рекомендуется использовать для детального проектирования, но это полезный инструмент для предварительного проектирования.

Использование ростверка подходит во многих ситуациях. Использование модели конечных элементов даст более подробные результаты, особенно для неоднородных балок.

Хотя анализ ростверка широко используется и по-прежнему считается наиболее подходящим для большинства мостовых настилов, признано, что программы анализа методом конечных элементов становятся все более доступными и более простыми в использовании.Кроме того, требования Еврокода по проверке продольного изгиба при кручении могут сделать анализ продольного изгиба методом конечных элементов важным для проверки случая нагрузки мокрой бетонной конструкции.

 

Поперечный разрез Овербриджа Тринити

[вверх] Анализ ростков

[вверх] Анализ ростков: обзор

 

Изометрический вид ростверка, представляющего собой настил балки

Модель ростверка — это обычная форма расчетной модели для композитных мостовых настилов.Его ключевые особенности:

  • Это 2D модель
  • Конструктивное поведение линейно-упругое
  • Элементы балки выложены сеткой в ​​одной плоскости, жестко соединены в узлах
  • Продольные элементы представляют собой составные секции (т. Е. Основные балки с соответствующей плитой)
  • Поперечные элементы представляют собой только плиту или составное сечение, в котором присутствуют поперечные стальные балки

[вверх] Анализ ростверка: расположение элементов

Предлагается следующее руководство по выбору планировки ростверка:

  • Сохраняйте размеры сетки примерно квадратными
  • Используйте четное количество шагов сетки
  • Шаг сетки не более пролета / 8
  • Кромки вдоль парапета для облегчения приложения нагрузки
  • Вставьте дополнительные стыки для мест сращивания (обычно предполагается, что это 25% пролета от опор)


Для двухпролетного моста, как показано выше, подходящая компоновка будет такой, как показано ниже.

 
Типовая схема ростверка для двухпролетного многобалочного стального композитного моста

[вверх] Анализ ростверка: поэтапное применение загрузки

Для моделирования реакции конструкции на диапазон постоянных и переменных воздействий потребуются как минимум три различных модели ростверка:

  • Модель «только сталь» : Собственный вес стальных балок и вес влажного бетона во время строительства применяются к модели ростверка только из стали.Продольные элементы представляют собой только стальные балки, в то время как поперечные элементы обычно не требуются (они могут быть установлены как «фиктивные» элементы, чтобы сохранить то же расположение модели, что и составные модели).
  • «Долговременная» композитная модель : Постоянные воздействия, применяемые к завершенной конструкции (в основном, наложенные постоянные нагрузки, такие как покрытие поверхности, и ограничение кривизны из-за усадки), применяются к долговременной композитной модели. Характеристики сечения продольных составных элементов и поперечных элементов, представляющих плиту, рассчитываются с использованием длительного модуля упругости бетона.Если плита находится в состоянии растяжения, могут потребоваться свойства сечения с трещинами.
  • «Краткосрочная» составная модель. : Переходные воздействия (в основном вертикальные нагрузки из-за дорожного движения) применяются к краткосрочной составной модели. Свойства сечения рассчитываются так же, как и для долгосрочной модели, но с использованием краткосрочного модуля упругости. Опять же, свойства сечения с трещинами могут потребоваться там, где плита находится в состоянии растяжения.


Обратите внимание, что BS EN 1992-1-1 [1] дает несколько иной долгосрочный модуль упругости бетона при усадочной нагрузке, поэтому теоретически должна быть четвертая модель для анализа эффектов усадки.Однако модуль существенно не отличается от «обычного» долгосрочного значения, и разумно применить удерживающие моменты усадки к долгосрочной модели для определения вторичных моментов в балках. Однако соответствующие свойства сечения для усадки следует использовать для расчета напряжений, вызванных этими эффектами.

[вверх] Анализ ростков: свойства сечения

 

Свойства трансформируемого сечения элемента составной балки ростверка

Обычно все свойства сечения в «стальных элементах» рассчитываются с использованием преобразованной площади бетонной полки (разделить на коэффициент модульности n = E s / E c ).Следующие свойства сечения необходимы для каждого отдельного сечения:

  • Только сталь: только свойства стальной балки
  • Долговечный композит: бетонная поверхность, преобразованная в долгосрочную модульную конструкцию
  • Кратковременный композит: бетонная поверхность, преобразованная для кратковременного модульного соотношения
  • Свойства с трещинами (в областях коробления): площадь армирования принимается как эффективная только в сечении плиты.


Для свойств сечения без трещин армирование в плите может игнорироваться.

Типичный преобразованный разрез показан справа.

[вверх] Степень трещинности

Если соотношение длин соседних пролетов составляет не менее 0,6, поправка на растрескивание плиты в зонах забивания может быть сделана путем использования свойств сечения с трещинами для 15% пролета с каждой стороны промежуточных опор, как показано ниже. Это предусмотрено BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.2.3.

 

Степень трещиностойкости элементов балки

[вверху] Задержка сдвига в бетонных полках

Эффективная ширина бетонных полок основана на ширине плиты, равной L e /8 за пределами внешней стойки, по обе стороны от балки, где L e — это расстояние между точками обратного прогиба.Это определение дано в BS EN 1994-2 [2] , пункт 5.4.1.2, где приведены приблизительные значения L и . Обратите внимание, что запаздывание сдвига необходимо учитывать как при ULS, так и при SLS (одинаковая эффективная ширина используется для обоих предельных состояний).

[вверх] Анализ ростверка: приложение нагрузок

Остаточные воздействия (собственный вес) распределяются между продольными стержнями с помощью простой статики. Графическое изображение типичных постоянных нагрузок, приложенных к модели ростверка, показано ниже (слева).

Загрузка трафика обычно определяется с помощью программ «автозагрузки», которые являются частью большинства аналитических программ. Эти программы используют поверхности влияния для определения степени равномерно распределенных нагрузок и положения тандемных систем и специальных транспортных средств. Типичная поверхность влияния для места изгиба в середине пролета показана ниже (справа).

Пользователь решает, какие положения на модели наиболее важны для проектирования (например, промежуточные участки, стыки и положения опор), и требует, чтобы для этих положений были созданы поверхности влияния; затем автопогрузчик определяет позиции, в которых применяется для наиболее обременительного эффекта.

  • Графическое изображение постоянных нагрузок, приложенных к модели

  • Типовая поверхность воздействия изгибающего момента в середине пролета двухпролетного четырехбалочного моста

[вверх] Анализ ростков: выход

Основной целью любого глобального анализа мостов является получение результатов, которые затем можно использовать при анализе и проектировании сечений. Обычно на выходе будут изгибающие моменты, поперечные силы и крутящие моменты (если они значительны) в главных балках.Прогибы также потребуются для расчетов из преамбула. Результат, вероятно, будет либо графическим, либо табличным, оба полезны. Графический вывод позволяет быстро установить на глаз пиковые моменты и сдвиги, а также позволяет проектировщику визуально проверить, ведет ли модель себя так, как ожидалось. Табличный вывод может быть полезен для постобработки в виде электронной таблицы и одновременного чтения сопутствующих эффектов нагрузки. Однако проектировщику следует принимать решения о том, где находятся критические места на конструкции, чтобы избежать чрезмерного количества выходных данных и постобработки.

  • Типовое графическое представление вывода изгибающего момента

  • Типичный результат анализа влияния нагрузки на ростверк

[вверх] Анализ ростков: прочие соображения

 

Графическое изображение изгибающих моментов в элементах плиты в ростверке модели

Также необходимо учитывать следующее:

  • Глобальные эффекты для расчета поперечных перекрытий : возьмите эффекты нагрузки на поперечные элементы из модели ростверка и добавьте к эффектам из локального анализа (например.грамм. Диаграммы Пучера. См. SCI 356). Любые нагрузки, приложенные к ростверку, следует прикладывать к швам только для этой цели, чтобы избежать неточного двойного учета местных эффектов.
  • Распорка : Связь обычно моделируется с помощью гибкого на сдвиг элемента (консервативно для использования элемента, который не допускает гибкости при сдвиге) с эквивалентными свойствами, рассчитанными на основе модели плоского каркаса. Модель плоской рамы также может использоваться для расчета распорок с использованием отклонений от модели ростверка, приложенных к модели плоской рамы, и при необходимости удерживающих сил.
  • Опоры : Все опоры обеспечивают только вертикальное ограничение в 2D ростверке. Влияние невертикальных нагрузок необходимо оценивать вручную или с помощью альтернативной модели.
  • Ручные проверки : Ручные проверки должны проводиться для проверки модели, например, проверка изгибающих моментов при равномерной нагрузке и проверка опорных реакций
  • Комбинированное программное обеспечение для глобального анализа и проектирования сечений : Некоторое программное обеспечение предлагает комбинированный глобальный анализ и возможность проектирования сечений.Проектировщики должны убедиться, что они понимают теорию, лежащую в основе проектирования секций балки, и проводить проверки на выходе.
 

Модель плоской рамы для оценки жесткости (для элемента модели ростверка) и для определения эффектов от смещений из выходного

[вверх] Анализ ростков: варианты

[вверх] Мосты косые

Многие мосты имеют перекос в плане, и модель ростверка позволяет компенсировать такое расположение одним из нескольких способов.Рассмотрим типичный план косого моста, показанный ниже.

 

Для малых углов перекоса сетку можно выровнять с перекосом, как показано ниже.

 
перекос сетки (перекос не более 20 °)

Для больших углов перекоса поведение элементов перекоса становится неточным, и лучше вернуться к ортогональной сетке.На концах необходимо компенсировать перекос.

 
Ортогональная сетка для большего перекоса. (наклон более 20 °)
[вверх] Мосты изогнутые
 

Типичный изогнутый композитный мост

Это относительно обычное дело для мостов на развязках с разнесенными уровнями и в других местах, где пространство ограничено, чтобы иметь значительную кривизну в плане.

В таких ситуациях можно использовать изогнутые ростверки, хотя при выборе компоновки и рассмотрении результатов анализа необходимо соблюдать осторожность, поскольку крутильные эффекты в плите нелегко отделить от эффектов коробления в стальных балках. Кроме того, после анализа ростверка необходимо будет учесть влияние горизонтальных «радиальных» сил в стальных фланцах.

 

Модель изогнутого ростверка для 4-пролетного моста

[вверх] Балки переменной глубины

Балки переменной глубины, такие как показанные ниже, можно легко разместить в модели ростверка путем изменения свойств сечения по длине продольных элементов.

 

Балки переменной глубины в двухпролетном мосту
(Изображение любезно предоставлено Аткинсом)

[вверху] Лестничные настилы
 
Лестничный мостик (этап строительства, со спусковой головкой)

Лестничные настилы, подобные показанному справа, можно смоделировать с помощью ростверков.

В модели ростверка для лестничной площадки:

  • Основные лонжероны представляют собой сплошное составное сечение
  • Промежуточные лонжероны представляют собой только плиту
  • Поперечные элементы обычно представляют собой составное сечение, включая поперечные балки.Иногда могут быть включены только промежуточные элементы плиты между композитными поперечными элементами.


Вероятно, потребуется 3D-модель для моделирования взаимодействия между поперечными балками и главными балками, в частности, для определения жесткости U-образной рамы и воздействия на поперечные балки из-за местного применения специальных транспортных средств.

 
 
Трехмерная модель лестничного настила для взаимодействия поперечных балок и главных балок
[вверх] Мосты интегральные

Для интегрального моста можно использовать двухмерный ростверк с поворотными пружинными опорами на встроенных опорах в сочетании с двухмерной плоской моделью рамы для температурных воздействий.В качестве альтернативы можно использовать трехмерную модель с участком ростверка для настила и вертикальными участками для устоя и фундамента.

[вверху] Расчет критического изгиба на упругость для грузовой платформы «мокрый бетон»

 

Голые стальные балки в ожидании загрузки мокрого бетона

BS EN 1993-2 [3] не дает формулы для определения гибкости при продольном изгибе при кручении парных стальных балок с торсионными связями, когда пара балок склонна изгибаться как пара, сочувствуя друг другу, а не между ограничениями. .Это обычный сценарий для мокрой загрузки бетона. Можно рассмотреть два варианта:

  • Расчет гибкости с помощью анализа критического продольного изгиба по КЭ
  • Используйте упрощенные правила гибкости ограничителей скручивания, взятые из BS 5400-3 [4] (они доступны в формате Еврокода в SCI P356).


Для анализа КЭ пользователю необходимо просмотреть режимы потери устойчивости, чтобы найти режим продольного изгиба при кручении — можно обнаружить, что формы продольного изгиба стенки или полки возникают раньше, чем поперечные формы продольного изгиба при кручении.

Анализ КЭ, вероятно, даст значительные преимущества по сравнению с упрощенным подходом, который обсуждается при проектировании балки.

Дальнейшие инструкции по определению сопротивления продольному изгибу балок из стальных листов в композитных мостах во время строительства (голая стальная ступень) и в эксплуатации (когда плита настила действует как верхний фланец) доступны в ED008.

[вверх] Конечно-элементное моделирование

Поскольку вполне вероятно, что для проверки упругой критической потери устойчивости потребуется модель конечных элементов, можно рассмотреть возможность использования полной модели конечных элементов для всего анализа.Это также имеет то преимущество, что структурный отклик потенциально лучше моделируется. Однако есть ряд недостатков, в том числе:

 

Полная конечно-элементная модель

  • Более длительная установка
  • Больше шансов ошибки
  • Больше времени для получения результатов
  • Для уверенного использования требуется больше практики
  • Отладка сложнее
  • Пиковые опорные моменты могут быть недооценены


Если принято решение об использовании конечно-элементной модели, могут помочь следующие рекомендации:

  • Крупная сетка, вероятно, будет достаточной
  • Держите сетку как можно более квадратной
  • Требуется более тщательное планирование
  • Толстые элементы оболочки для балок и плит, балочные элементы в других местах (например,грамм. для распорки)
  • В качестве альтернативы можно использовать балочные элементы для составных пластин для стальных балок
  • Требуется дополнительная проверка
  • Необходимые анизотропные свойства в областях с трещинами

[вверх] Выводы

Ростверк — это обычно используемая модель мостовых настилов, и она относительно проста в использовании. Тем не менее, модель конечных элементов, скорее всего, по-прежнему потребуется для анализа упругого критического продольного изгиба стальных балок, поддерживающих влажную нагрузку бетона.Следовательно, модель из конечных элементов может рассматриваться для всего анализа, что также может иметь возможное преимущество в виде лучшего моделирования реакции конструкции. Однако у этого подхода есть некоторые недостатки, поэтому многие проектировщики используют ростверк для основного анализа и используют модель конечных элементов только там, где это абсолютно необходимо.

[вверх] Список литературы

  1. ↑ BS EN 1992-1-1: 2004 + A1: 2014 Еврокод 2. Проектирование бетонных конструкций. Общие правила и правила для зданий, BSI
  2. 2.0 2,1 BS EN 1994-2: 2005, Еврокод 4. Проектирование композитных стальных и бетонных конструкций. Общие правила и правила для мостов, BSI
  3. ↑ BS EN 1993-2: 2006, Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций. Стальные мосты, BSI
  4. ↑ BS 5400-3: 2000 Стальные, бетонные и композитные мосты. Свод правил проектирования стальных мостов. BSI

[вверх] Ресурсы

[вверху] См. Также

[вверх] Внешние ссылки

Grillage — обзор | Темы ScienceDirect

Требуется опора для стальной колонны в бетонной оболочке, несущей 2000 тонн.Допустимая несущая способность породы 20 тсф. Стальная колонна поддерживается на опорной плите размером 24 дюйма × 24 дюйма. Решено делать ростверк, состоящий из двух ярусов двутавровых балок. Инженер решает иметь три двутавровых балки в верхнем слое и пять двутавровых балок в нижнем слое.

1.

Спроектировать верхний слой двутавровых балок.

2.

Расчет нижнего слоя двутавровых балок.

Решение

Шаг 1: Требуемый размер фундамента = 2000 тонн / 20 тсф = 100 кв.футов

Используйте опору 10 футов × 10 футов

Допущения:

Предположим, что балки имеют длину 10 футов. (На самом деле ширина балок составляет менее 10 футов, поскольку размеры основания составляют 10 футов × 10 футов)

Предположим, что опорная плита имеет размер 24 дюйма × 24 дюйма и нагрузка передается на верхний слой балок, как показано на рисунке 11.3.

Рисунок 11.3. Ростверк.

(а) Вид спереди. (б) Вид сбоку.

Предположим, что нагрузка передается на участок длиной 30 дюймов (см. Рисунок 11.4).

Шаг 2: Нагрузки, действующие на три верхние балки, показаны на рисунке 11.4.

Рисунок 11.4. Погрузка на ростверк.

Общая нагрузка от опорной плиты = 2000 тонн.

Поскольку в верхнем слое есть три двутавровых балки, одна двутавровая балка выдержит нагрузку 666,67 (2000/3) тонны. Эта нагрузка распределяется по длине 30 дюймов.

Следовательно, распределенная нагрузка на балку составляет 666.67 / 2,5 = 266,67 цс.

Нагрузка от верхних балок распределяется на нижний слой двутавровых балок.

Нижний слой двутавровых балок вызывает восходящую реакцию на верхние двутавровые балки. Эта реакция считается однородной.

В действительности эта восходящая реакция ( U ) представляет собой пять концентрированных реакций, действующих на верхний слой двутавровых балок. Как вы знаете, в нижнем слое есть пять лучей, и каждый из них вызывает реакцию.

Равномерно распределенная нагрузка из-за реакций нижнего слоя = 666.67/10 = 66,7 тсф.

(Общая нагрузка, которую необходимо передать с одной верхней балки, составляет 666,67 тонны, и она распределяется по длине 10 футов).

Теперь задача состоит в том, чтобы найти максимальный изгибающий момент, возникающий в балке. После определения максимального изгибающего момента можно спроектировать двутавровое сечение.

Максимальный изгибающий момент возникает в центре балки. (См. Рисунок 11.5).

Рисунок 11.5. Половина секции ростверка.

Шаг 3: Найдите максимальный изгибающий момент в балке.

Реакция в центральной точке балки принята равной « R ».

Предположим, что изгибающий момент в центре равен « M ». Для этого типа нагружения максимальный изгибающий момент возникает в центре. (Возьмите моменты о центральной точке).

M = (66,67 × 5 × 2,5) −266,67 × 1,25 × 1,25 / 2 = 625 тонн. ft.

, где 66,67 × 5 представляет общую нагрузку, а 2,5 — расстояние до центра тяжести. Аналогично 266,67 × 1,25 представляет общую нагрузку и 1.25/2 представляет собой расстояние до центра тяжести.

Балка должна выдерживать этот изгибающий момент. Выберите I-образное сечение, которое может выдерживать изгибающий момент 625 тонн фут.

M = 625 тонн. фут = 2 × 625 = 1250 тысяч фунтов. футов

M / Z = σ

M = изгибающий момент

Z = модуль упругости сечения

σ = напряжение в самом внешнем волокне балки

Используйте S-образное сечение с допустимым напряжением стали 36000 фунтов на квадратный дюйм.

σ = 36 тысяч фунтов / кв. Дюйм

Z = M / σ

Z = (1250 × 12) тыс. Фунтов. дюйм / 36 тысяч фунтов / кв. дюйм

Z = 417 дюймов 3 .

Используйте секцию W 36 × 135 с модулем упругости 439 дюймов 3 .

Шаг 4: Спроектируйте нижний слой балок.

Три верхние балки опираются на каждую балку нижнего яруса. Предположим, что верхние балки имеют длину 12 дюймов.врозь (рисунок 11.6).

Рисунок 11.6. Силы на нижний слой балок.

Каждая балка верхнего яруса несет нагрузку 666,67 тонны. Каждая из балок верхнего слоя опирается на 5 балок нижнего слоя. Таким образом, 666,67 тонны распределяется по 5 балкам нижнего яруса. Каждая балка нижнего яруса получает нагрузку 666,67 / 5 тонн (= 133,33) от каждой верхней балки.

Есть три балки верхнего слоя.

Следовательно, каждая балка нижнего яруса несет нагрузку 3 × 133,33 = 400 тонн.

Все балки нижнего слоя лежат на бетоне.Эту нагрузку необходимо передать бетону.

Реакция бетона считается равномерно распределенной.

W = Реакция бетона = 400/10 = 40 тонн на погонный фут

Шаг 5: Найдите максимальный изгибающий момент.

Максимальный изгибающий момент, возникающий в балках нижнего слоя, может быть вычислен (рисунок 11.7).

Рисунок 11.7. Половина разреза нижнего слоя ростверка.

Обрежьте балку по центру. Затем сосредоточенную нагрузку в центре нужно уменьшить вдвое, так как одна половина идет на другую часть.

Взгляните на точку «С».

M = 40 × 5 × 2,5 — 133,33 × 1 = 366,7 тонны. ft

Следовательно, максимальный изгибающий момент = 366,7 тонны. футов

M = 366,7 тонны. фут = 2 × 366,7 = 733,4 тысячи фунтов. фут

M / Z = σ

M = изгибающий момент; Z = модуль упругости сечения; σ = напряжение в самом внешнем волокне балки.

Используйте стальной профиль с допустимым напряжением стали 36 000 фунтов на квадратный дюйм.

σ = 36 тысяч фунтов / кв. Дюйм

Z = M / σ

Z = (733.4 × 12) кип. дюйм / 36 тысяч фунтов / кв. дюйм

Z = 244,4 дюйма 3 .

Используйте S 24 × 121 сечение с модулем упругости 258 дюймов 3 .

% PDF-1.4 % 250 0 объект > эндобдж xref 250 155 0000000016 00000 н. 0000003964 00000 н. 0000004322 00000 п. 0000004371 00000 н. 0000004398 00000 п. 0000004445 00000 н. 0000004481 00000 н. 0000004825 00000 н. 0000005005 00000 н. 0000005185 00000 п. 0000005320 00000 н. 0000005455 00000 н. 0000005590 00000 н. 0000005728 00000 н. 0000005867 00000 н. 0000006006 00000 п. 0000006174 00000 н. 0000006311 00000 н. 0000006496 00000 н. 0000006568 00000 н. 0000006640 00000 н. 0000006690 00000 н. 0000006762 00000 н. 0000006812 00000 н. 0000006884 00000 н. 0000006933 00000 п. 0000007005 00000 н. 0000007055 00000 н. 0000007127 00000 н. 0000007176 00000 н. 0000007247 00000 н. 0000007297 00000 н. 0000007368 00000 н. 0000007417 00000 н. 0000007488 00000 н. 0000007538 00000 н. 0000007609 00000 н. 0000007658 00000 н. 0000007729 00000 н. 0000007779 00000 п. 0000007850 00000 н. 0000007900 00000 н. 0000007971 00000 н. 0000008020 00000 н. 0000008091 00000 н. 0000008140 00000 н. 0000008211 00000 н. 0000008261 00000 п. 0000008332 00000 н. 0000008382 00000 п. 0000008453 00000 п. 0000008502 00000 н. 0000008573 00000 п. 0000008623 00000 п. 0000008694 00000 п. 0000008744 00000 н. 0000008815 00000 н. 0000008864 00000 н. 0000008935 00000 н. 0000008985 00000 н. 0000009056 00000 н. 0000009106 00000 н. 0000009176 00000 п. 0000009226 00000 п. 0000009296 00000 н. 0000009345 00000 п. 0000009417 00000 н. 0000009466 00000 н. 0000009514 00000 н. 0000009691 00000 п. 0000010649 00000 п. 0000011727 00000 п. 0000012673 00000 п. 0000013535 00000 п. 0000014426 00000 п. 0000015248 00000 п. 0000016149 00000 п. 0000016953 00000 п. 0000017104 00000 п. 0000017243 00000 п. 0000017384 00000 п. 0000017522 00000 п. 0000017652 00000 п. 0000017793 00000 п. 0000017941 00000 п. 0000036457 00000 п. 0000036779 00000 п. 0000037095 00000 п. 0000039768 00000 п. 0000040022 00000 п. 0000040341 ​​00000 п. 0000060514 00000 п. 0000061058 00000 п. 0000061485 00000 п. 0000082975 00000 п. 0000083377 00000 п. 0000083803 00000 п. 0000083881 00000 п. 0000083958 00000 н. 00000 00000 п. 0000091921 00000 п. 0000092020 00000 н. 0000094167 00000 п. 0000094373 00000 п. 0000094396 00000 п. 0000110805 00000 н. 0000111078 00000 н. 0000111395 00000 н. 0000111615 00000 н. 0000126623 00000 н. 0000149382 00000 н. 0000149741 00000 н. 0000149958 00000 н. 0000160287 00000 н. 0000160767 00000 н. 0000160839 00000 н. 0000160936 00000 н. 0000160976 00000 н. 0000161050 00000 н. 0000161124 00000 н. 0000161302 00000 н. 0000161344 00000 н. 0000161431 00000 н. 0000161473 00000 н. 0000161515 00000 н. 0000161602 00000 н. 0000161656 00000 н. 0000161698 00000 н. 0000161820 00000 н. 0000161864 00000 н. 0000161906 00000 н. 0000161980 00000 н. 0000162054 00000 н. 0000162141 00000 н. 0000162177 00000 н. 0000162219 00000 н. 0000162306 00000 н. 0000162362 00000 н. 0000162404 00000 н. 0000162491 00000 н. 0000162561 00000 н. 0000162603 00000 н. 0000162690 00000 н. 0000162780 00000 н. 0000162822 00000 н. 0000162886 00000 н. 0000162933 00000 н. 0000163020 00000 н. 0000163088 00000 н. 0000163135 00000 н. 0000163185 00000 н. 0000163232 00000 н. 0000163284 00000 н. `Pv! @ C $ л л @nc

Фундамент ростверка — типы, конструкция, установка

Фундамент, состоящий из одного, двух или более ярусов балок (обычно стальных), наложенных на слой бетона для распределения нагрузки на обширной площади, — это фундамент ростверка .Используется в основании колонн. Эти ярусы залиты бетоном и расположены под прямым углом друг к другу. Этот тип фундамента обычно используется для опор и подмостей колонн тяжелых конструкций.

Фундамент и ростверк выглядят одинаково, но они разные. Там, где фундамент передает нагрузку от конструкции к земле, ростверк распределяет тяжелые нагрузки на большие площади.

Типы фундамента ростверка

В зависимости от материалов, используемых в строительстве, фундамент ростверка бывает двух типов:

  1. Стальной фундамент ростверка
  2. Деревянный фундамент ростверка

Стальной фундамент ростверка

Стальной фундамент ростверка состоит из стальных соединений или балки, которые бывают одноярусными или двухъярусными.Его название определяет его функцию и структуру, так как он состоит из стальных балок, структурно известных как рулонные стальные балки. На внешних сторонах внешних балок, а также над верхними полками верхнего яруса сохраняется минимальное покрытие в 10 см. Глубина бетона должна быть не менее 15 см. После того, как мы выровняем основание и залили бетон, следует проверить, правильно ли выполнено уплотнение и образовался ли непроницаемый слой толщиной не менее 15 см. Он защищает стальную балку от грунтовых вод, которые могут привести к коррозии.Затем укладываем первый слой балок на бетонное основание на расстоянии от 100 мм до 300 мм с помощью трубных разделителей. Далее заливаем бетон между балками первого яруса и вокруг них. После этого размещаем второй ярус бруса под прямым углом к ​​первым ярусам с помощью разделителя. Затем снова заливаем бетон между стальными балками и вокруг них. При этом стальные стойки соединяем с верхним ярусом с помощью опорной плиты, боковых уголков и косынки.Эти соединительные элементы также заделаны в бетон, чтобы сделать соединение жестким.

Строительство Фонда Grillage Всемирного Торгового Центра. Ссылка на изображение: Reddelights.com

Деревянный Фонд Grillage

Фундамент деревянного типа предназначен для тяжелонагруженной кладки стен из деревянных колонн. Этот фундамент особенно полезен в заболоченных районах, где несущая способность грунта очень низкая и где нагрузка на грунт ограничена 50-60 кН / м 2 .Вместо стальных балок используются деревянные доски и деревянные балки. между деревянными швами нет бетона. Однако бетонное дно в стальном ростверке заменено деревянной платформой, построенной из деревянных досок. Выравнивается котлован фундамента. Нижний слой деревянных досок размером 20-30 см, шириной 5-7,5 см укладывается рядом без зазора между ними. Поверх этого слоя под прямым углом кладется деревянный брус того же сечения, что и деревянный столб.Затем снова укладывается еще один слой досок под прямым углом к ​​направлению балок. Верхний слой досок может быть 7,5-10 см. Толстые, простирающиеся по всей ширине основания стены, над которым возводится каменная стена.

Проектирование фундамента ростверка

При проектировании фундамента ростверка необходимо рассчитать нагрузки и моменты от надстройки. Исходя из этого, мы должны определить требуемую площадь основания для подходящего допустимого давления на грунт в данном состоянии.Разделив эту площадь, узнаем номера и размер каждого слоя ростверка. Затем мы должны спроектировать слой так, чтобы он выступал за край слоя выше. Он определит размеры балки, необходимые для противодействия изгибающим моментам и поперечным силам. Ростверк нельзя заделывать в бетон и порядок, потому что тогда сложное действие балки и бетона будет деморализовано. Метод строительства и загрузки должен соответствовать требованиям проекта.

Установка фундамента ростверка

Ниже приведены этапы установки фундамента ростверка:

  • Во-первых, для сплошного монолитного ростверка мы должны изготовить и установить каркас.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.