Памятка по устройству опалубки для арочных конструкций
- Проверьте проектную документацию на соответствие радиусов и углов арки.
- Выберите тип опалубки в зависимости от высоты и пролета конструкции.
- Обеспечьте жесткость каркаса с помощью ребер и подкосов.
- Герметизируйте все стыки щитов для предотвращения утечки цементного молочка.
- Установите компенсационные зазоры для температурного расширения.
- Нанесите смазку на внутреннюю поверхность опалубки перед бетонированием.
- Бетонируйте симметрично от нижних точек к верхней.
- Используйте глубинные вибраторы для уплотнения смеси в труднодоступных местах.
- Контролируйте набор прочности бетона перед распалубкой.
- Демонтируйте опалубку плавно, начиная с центральных элементов.
- Проверьте геометрию арки после снятия опалубки.
- Обработайте поверхность бетона защитными составами.
Конструкции железобетонных куполов
Железобетонные купола бывают различных типов: купола-оболочки, ребристые и ребристо-кольцевые. Обычно форма куполов представляет собой оболочку, которая формируется путем вращения меридиональной кривой вокруг вертикальной оси: дуги круга, эллипса, параболы, циклоиды или их комбинации. В железобетонных конструкциях купола могут быть монолитными, сборно-монолитными и сборными.
Монолитные купола как правило имеют гладкую поверхность, сборные состоят из ребристых цилиндрических или плоских панелей. Железобетонные купола-оболочки состоят из оболочки купола и опорного кольца. Если в куполе есть центральный проем, то также устраивается верхнее фонарное кольцо.
Зачастую выполняют сборные железобетонные купола-оболочки в виде многогранников, которые вписываются в сферическую поверхность, состоящую из отдельных трапециевидных элементов, либо в виде системы конических оболочек, устанавливаемых одна на другую и связанных друг с другом. Также оболочку можно сделать волнистой или складчатой.
В покрытиях также применяются сетчатые и многогранные железобетонные купола. Каркас ребристых куполов состоит из отдельных плоских рёбер, расположенных радиально; верхние пояса рёбер вписаны в поверхность купола, а радиально расположенные рёбра на вершине купола соприкасаются с верхним кольцом.
Гребенчатые купола — это конструктивная система. Опора может быть выполнена в виде фундамента, стен или специального опорного кольца. Опорное кольцо проектируется в виде окружности или многогранника с жестким или шарнирным соединением в углах. При частом расположении ребер возможно использование круглого кольца.
При редком расположении ребер кольца должны быть выполнены многоугольными, чтобы избежать деформации и вращения. Кольцо устанавливается на опоры свободно и должно быть зафиксировано от горизонтального смещения. Наиболее распространено жесткое многоугольное кольцо с опорами в углах, имеющими подвижность в радиальном направлении. Между рёбрами обычно укладываются специальные настилы, обеспечивающие общую устойчивость рёбер и уменьшая расчетную длину.
В ребристых и кольцевых куполах меридиональные линии пересекаются кольцевыми дугами, которые обвивают купол без прерываний. Эти дуги могут использоваться в качестве стяжек для купола. В этом случае кольца не только принимают нагрузки от изгиба кровли, но и переносят усилия, действующие на купол, а при жестком соединении колец с ребрами — и моменты изгиба от жесткости узлов.
Строительство ребристых и кольцевых куполов можно осуществить с помощью заранее изготовленных и доставленных на строительную площадку сборных элементов. Что касается куполов-оболочек, их также можно возводить из заранее подготовленных сборных элементов. Монолитные купола-оболочки предпочтительно строить с использованием индустриальных методов.
Метод возведения железобетонных куполов, предложенный компанией «Бини» из Италии, представляет собой уникальный подход. Высокое купольное покрытие строится с помощью пневматической опалубки, которая поднимает всю конструкцию, включая арматуру, недоохлажденный бетон и, при необходимости, материалы для тепло- и водоизоляции, прямо от фундамента.
Пневматическая опалубка выполнена из армированного нейлона и неопрена. Она крепится к фундаменту, обеспечивая механическую устойчивость и герметичность. На опалубку укладывается арматура, один конец которой закреплен к фундаменту, а затем заливается жидкий бетон. При подъеме арматура, расположенная в спиралях, принимает проектное положение, а мембрана деформируется, принимая желаемую форму. Этот метод позволяет размещать утеплитель внутри купола, используя плотный бетон в качестве несущей и ограждающей конструкции.
В Советском Союзе было разработано несколько методов для возведения железобетонных куполов с использованием пневматической опалубки. Предлагается строить монолитные купола с использованием пневмоопалубки, которая представляет собой замкнутую оболочку из прорезиненной ткани. Чтобы придать ей жесткости, в нее подают воздух под давлением.
Конструкция куполов диаметром 21 м возводится с использованием горизонтальной пневмоопалубки. При этом между сегментами оставляются зазоры, чтобы в процессе подъема они смогли соединиться и образовать сферическую поверхность. После подъема конструкции производится заделка стыков между секциями, а затем бетонирование опорного кольца.
Для утепления пневмоопалубки перед бетонированием укладывается минераловатный утеплитель. Этот уникальный метод строительства куполов был разработан и внедрен в Ленинградской области (Авторское свидетельство № 383817). На рисунке ниже можно увидеть расположение сегментов купола перед подъемом оболочки.
При использовании альтернативного метода для возведения куполов, бетон наносится на пневматическую опалубку в положении, указанном в проекте. Компания Свердловскпромстрой таким образом построила полусферический купол диаметром 9 м из армоцемента толщиной 40 мм. В качестве опалубки использовалась специальная резиновая хлопчатобумажная ткань, которая крепилась к кольцевому фундаменту.
При накачивании воздуха с помощью вентилятора, опалубка принимала форму полусферы. Оболочка была укреплена двумя слоями текстильной сетки и арматурными стержнями. Бетонная смесь наносилась при помощи растворонасосов; через 36 часов после нанесения бетона, опалубка была снята.
Использование пневмоопалубки в описанных случаях позволяет существенно сократить затраты на возведение куполов. Тканевая оболочка легче деревянной или металлической и легко складывается для транспортировки. При использовании пневмоопалубки строительство куполов занимает гораздо меньше времени. Купола диаметром до 30 м могут быть построены за 7-10 дней.
Купольные оболочки могут быть включены в смешанные металло-железобетонные конструкции. Выбор такого варианта обусловлен следующими факторами: напряжения в оболочке железобетонного купола даже при больших диаметрах минимальны; толщина оболочки обычно определяется конструктивными требованиями (размещением арматуры, наличием защитных слоев, условиями транспортировки сборных элементов оболочки и т.д.). Для обеспечения общей устойчивости необходимо укреплять оболочку купола.
Для укрепления купола используется предварительно установленная легкая стальная ребристо-кольцевая конструкция, на которую укладываются тонкие железобетонные плиты. После этого они монолитно соединяются с установленным стальным каркасом по радиальным и кольцевым швам. Таким образом, стальной каркас служит опорой для железобетонной оболочки и обеспечивает общую устойчивость купола, несущую конструкцию для потолка, транспортного оборудования, осветительных приборов, лебедок для подъема грузов и другого оборудования.
При проектировании металлобетонных куполов стальные конструкции должны учитывать собственный вес железобетонной части купола, монтажную нагрузку, а в случае строительства купола не за один летний период — также и полную снеговую нагрузку.
Для обеспечения устойчивости и крепости стальной конструкции купола во время строительства (до завершения бетонирования оболочки) можно использовать опалубку.
Пригодность сборно-монолитного металлического бетонного купола определяется его размерами и удобством монтажа. После завершения бетонирования всех стыков купол должен быть спроектирован на прочность и устойчивость, учитывая взаимодействие стального каркаса и бетонной оболочки.
Таблица №1
 Железобетонные купола бывают разных типов: купол-оболочка, ребристый купол и ребристо-кольцевой купол. Элементы купола обозначены следующим образом: 1 — нижнее опорное кольцо; 2 — фонарное кольцо; 3 — оболочка купола; 4 — ребро купола; 5 — кольцо |
| На схеме показана раскладка сегментов купола на пневматической опалубке до подъема конструкции |
Бетонирование арок, сводов, куполов и оболочек
С целью уменьшения усадки бетона и предотвращения его скольжения при виброплотении для строительства арок и сводов используют бетонные смеси с низкой подвижностью, с уровнем осадка конуса от 1 до 3 см и крупностью заполнителя до 30 мм.
Наклонные двухшарнирные арки с пролетами до 20 м бетонируют непрерывно с двух сторон — от краев к замку. При наличии третьего шарнира бетонируют одновременно обе половины арки от опор к среднему шарниру (см. рис. 9-17, а, б).
Арки с пролетами более 20 м и крупным сечением бетонируют по участкам. Для двухшарнирных арок количество таких участков должно быть нечетным, а для трехшарнирных — четным. Между участками оставляют разделительные полосы шириной от 0,8 до 1,2 м. Наносить смесь на каждом участке следует непрерывно. Первыми бетонируют участки, прилегающие к опорам.
Для предотвращения выпучивания вершины арки бетонируют замковый участок. После этого бетонную смесь укладывают в рядовые участки с обеих сторон арки (см. рис. 9-17, в). Разделительные полосы бетонируют через 6-8 дней после того, как бетон на основных участках высохнет и усадится. Для разделительных полос используют жесткую смесь (ОК=0±1 см).
При опалубке приопорных участков крутых арок используют четырехстороннюю форму, чтобы предотвратить скатывание смеси при виброплотении (см. рис. 9-17, г). Смесь загружают в открытую опалубку сверху или через специальные окна при использовании четырехсторонней формы. Для уплотнения смеси используют внутренние вибраторы, а при плотном армировании и большой высоте сечения арок — комбинированный метод с внутренними и наружными вибраторами.
После того как арки с натяжными приспособлениями будут раскрыты и приспособления подтянуты, будет произведена бетонировка застрявших арок. Жесткие затяжки будут моноличиваться одновременно с бетонированием арок.
Если свод имеет большую протяженность, то его стоит разделить на отдельные части с помощью рабочих швов, перпендикулярных образующей свода. Для сводов с небольшими пролетами (до 15 м) и малой толщиной (до 0,2 м) рекомендуется бетонирование в непрерывном порядке, укладывая смесь вдоль образующей одновременно с обеих сторон от пят до замка.
Массивные своды с пролетами более 15 м следует разделить на нечетное количество частей, параллельных образующей. Ширина разделительных полос между ними должна быть равна толщине свода.
Бетон для куполов или сводов подается в бадьях и разгружается порциями в различных точках по фронту бетонирования. При толщине свода до 0,35 м его уплотняют поверхностными вибраторами или виброрейками (рис. 9-18, а), а в более массивных сводах используют внутренние вибраторы.
Для более крутых сводов участки у опор бетонируют в двусторонней опалубке, чтобы избежать сползания бетона во время вибрирования (рис. 9-18, б). Наружные щиты устанавливают по ходу бетонирования.
Маленькие купола бетонируют непрерывно в течение двух-трех ссылок, которые работают непрерывно. Смесь укладывается горизонтальными круговыми полосами без образования рабочих швов (рис. 9-19, а). Более крупные купола делятся на участки-«лепестки», создавая разделительные полосы между ними (рис. 9-19, б).
Как правило, бетонирование куполов производится в двусторонней опалубке, наружные щиты которой устанавливают по ходу бетонирования.
Оболочки, которые имеют форму четырехугольника, заливают бетоном, используя одностороннюю опалубку, которая параллельна внешним граням в случае четырехугольников, и концентрическими полосами в случае круглых оболочек. Для уплотнения смеси используются площадочные вибраторы, виброрейки или вакуумирование. Если смесь малоподвижна (с отношением ОК=1×3 см), применяется виброуплотнение, а если смесь более подвижна с осадкой конуса 4-6 см, то используется уплотнение вакуумированием.
Закончил Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет по специальности: Инженер-строитель
При составлении конструкции опалубки следует учесть форму купола и правильно распределить нагрузку, чтобы избежать деформации. Рекомендуется применять крепежные элементы для укрепления опалубки.
Для того чтобы опалубка имела гладкую поверхность, которая обеспечит ровное распределение бетонного раствора, необходимо обработать ее специальными смазками или прокладками.
Важно помнить, что опалубка для купола должна быть достаточно прочной и надежной, чтобы выдержать вес бетонного слоя. Поэтому рекомендуется провести расчеты нагрузок и проконсультироваться с специалистом.
Итак, правильно спроектированная и изготовленная опалубка для купола является ключевым элементом при строительстве, обеспечивая качественное и прочное исполнение работы.
Малоизвестным фактом является то, что для создания опалубки для купола можно использовать не только дерево или металл, но и пенопласт. Пенопласт легкий, дешевый и легко обрабатывается, поэтому он может быть отличной альтернативой традиционным материалам при строительстве купольных конструкций.
Для предотвращения усадки бетона и исключения его сползания при виброплотной укладке для строительства арок и сводов используют малоподвижные бетонные смеси с осадкой конуса от 1 до 3 см и заполнителем размером до 30 мм.
Плоские двухшарнирные арки с пролетами до 20 м бетонируют непрерывно с двух сторон — от краев к замку. При наличии третьего шарнира бетонируют одновременно обе полуарки от опор к центральному шарниру (9-17, а, б).
Арки с пролетами более 20 м и большими сечениями бетонируют по участкам. Для двухшарнирных арок количество участков должно быть нечетным, а для трехшарнирных — четным. Между участками оставляют разделительные полосы шириной от 0,8 до 1,2 м. Укладывать смесь на каждом участке нужно непрерывно. Сначала бетонируют участки, прилегающие к опорам.
Для того чтобы избежать выпучивания опалубки в верхней части арки, замковый участок бетонируется. После этого равномерно укладывается бетонная смесь в рядовые участки с двух сторон арки (9-17, в). Через 6—8 сут после усадки бетона основных участков бетонируются разделительные полосы. Жесткая смесь (ОК=0-М см) применяется для разделительных полос.
Для бетонирования опорных участков крутых арок используется четырехсторонняя опалубка, чтобы предотвратить сползание смеси при виброуплотнении (9-17, г). Бетон подается в бадьях, заполняя открытую опалубку сверху или специальные окна при четырехсторонней опалубке. Уплотнение смеси производится внутренними вибраторами, а при густом армировании и большой высоте сечения арок — комбинированным способом, используя внутренние и наружные вибраторы.
Подтягивают затяжки арок с натяжными устройствами и производят бетонирование после раскручивания арок. Жесткие затяжки омоноличивают во время бетонирования арок.
Большие своды делят на отдельные участки с помощью рабочих швов, перпендикулярных образующей свода. При малых пролетах (до 15 м) и малой толщине свода (до 0,2 м) участки бетонируют без перерыва, направляя смесь полосами, параллельными образующей, одновременно с двух сторон от кромки к замку.
Массивные своды с пролетами более 15 м разделяют на нечетное количество участков, параллельных образующей. Ширина разделительных полос между ними соответствует толщине свода.
Бадьи с бетонной смесью подают по отдельным точкам на передний край бетонирования. При толщине свода до 0,35 м используют поверхностные вибраторы или виброрейки (9-18, а), для более массивных сводов применяют внутренние вибраторы.
Для крутых сводов у опор используют двустороннюю опалубку для предотвращения сползания бетона во время вибрирования (9-18, б). Наружные щиты устанавливают по мере бетонирования.
Небольшие купола бетонируют непрерывно два-три звена, без образования швов (9-19, а). Большие купола делят на участки-«лепестки» с разделительными полосами между ними (9-19, б). Обычно бетонируют купола в двусторонней опалубке с установкой наружных щитов по ходу работ.
При строительстве оболочек, имеющих форму четырехугольника, используется метод бетонирования в односторонней опалубке полосами, которые параллельны внешним граням, а круглые оболочки укладываются концентрическими полосами. Для плотного уплотнения бетонной смеси применяются площадочные вибраторы, виброрейки или метод вакуумирования. В случае малоподвижных смесей с небольшим осадком используется виброуплотнение, а для более подвижных смесей с осадком от 4 до 6 см рекомендуется уплотнение методом вакуумирования.
Общие правила бетонирования сводов и куполов
Полезно! Усадочные швы должны быть шириной от 300 до 500 мм. Засыпка бетоном производится только через 5-7 дней после заливки. Для их заполнения требуется немобильная смесь, которую необходимо предварительно хорошо вибрировать.
- Для бетонирования рекомендуется использовать бадьи и постепенно разгружать их по мере заливки. При толщине свода менее 0,35 м необходимо уплотнить бетон после заливки с помощью виброрейки или вибратора. При работе с более массивными сводами предпочтительнее использовать внутренние вибраторы.
- Если свод довольно крутой, то участки около опор также нужно бетонировать с использованием двусторонней опалубки. Верхняя часть опалубочной конструкции устанавливается по ходу заливки бетона отдельными щитами.
- Для небольших конструкций лучше использовать непрерывное бетонирование и укладывать смесь горизонтальными круговыми движениями. Рабочие швы не требуются.
- При сборке больших куполов, их разделяют на отдельные сегменты, которые называются лепестками. Между ними необходимо создавать специальные разделительные полосы.
- Для заливки бетона используется двухсторонняя опалубка. Внешние панели опалубки можно устанавливать по мере заливки бетона.
- Для уплотнения неподвижной смеси используется метод вибрации. Если осадка конуса составляет примерно 4-6 см, то лучше использовать вакуумирование.
Дополнительные рекомендации
- Если возникает опасность вспучивания опалубки в процессе заливки бетона боковых частей, не заполненные участки конструкции опалубки следует загрузить. Например, для этого подойдут мешки с песком.
- Если в затяжках сводов или арок имеются натяжные устройства, то бетонирование следует выполнять только после их подтягивания и процедуры раскравливания покрытия. Если затяжки жесткие и натяжных устройств нет, то можно выполнять заливку бетона одновременно с бетонированием покрытия.
- Для поверхностной вибрации наилучшим выбором будет модель ИВ-2. При плотной арматуре более подходят модели ИВ-17, ИВ-25, ИВ-27, а также ИВ-59.
Часто задаваемые вопросы об опалубке для арок
Вопрос: Какие основные типы опалубки используются для бетонирования арок?
Ответ: Для арок применяют разборно-переставную, скользящую и несъемную опалубку, выбор зависит от сложности конструкции и объема работ.
Вопрос: Как рассчитать нагрузку на опалубку для арочной конструкции?
Ответ: Нагрузка рассчитывается с учетом веса бетонной смеси, арматуры, динамических воздействий при укладке и ветровой нагрузки.
Вопрос: Можно ли использовать деревянную опалубку для бетонирования купола?
Ответ: Да, деревянная опалубка подходит для небольших куполов, но требует тщательной герметизации стыков и усиления ребрами жесткости.
Вопрос: Как обеспечить плавный изгиб опалубки для арки?
Ответ: Для создания криволинейной формы используют гнутые фанерные листы, металлические профили или специальные регулируемые опалубочные системы.
Вопрос: Какие особенности бетонирования сводов и куполов?
Ответ: Бетонирование ведется непрерывно, симметрично от пяты к замку, с обязательным вибрированием для исключения пустот.
Вопрос: Какой бетон лучше использовать для арочных конструкций?
Ответ: Рекомендуется использовать бетон высокой прочности (не ниже B25) с пластифицирующими добавками для лучшей укладываемости.
Вопрос: Как долго нужно выдерживать опалубку после бетонирования арки?
Ответ: Минимальный срок выдерживания — 7-14 дней при нормальных условиях, до набора бетоном 70% проектной прочности.
Вопрос: Какие ошибки чаще всего допускают при монтаже опалубки для арок?
Ответ: Основные ошибки: недостаточное крепление щитов, отсутствие компенсационных зазоров и неправильный расчет распора.
Вопрос: Нужна ли смазка для опалубки при бетонировании арок?
Ответ: Да, смазка обязательна для облегчения распалубки и предотвращения повреждения бетонной поверхности.
Вопрос: Как демонтировать опалубку с арочной конструкции без повреждений?
Ответ: Демонтаж начинают с замка арки, постепенно опуская опоры, чтобы избежать резких нагрузок на бетон.
