Изчисляване на материалните изисквания за стоманобетонни конструкции
Изчисляването на необходимите материали за стоманобетонни конструкции е ключова стъпка в планирането и изпълнението на строителни проекти. Точните изчисления ще повлияят на ефективността на разходите, навременното снабдяване и качеството на работата на място. Недостигът на материали може да забави работата, докато излишъкът от материали крие риск от увеличаване на разходите, създаване на отпадъци и увеличаване на складовите помещения. Тази статия разглежда основните понятия, стъпките на изчисление и примери за често срещани подходи за изчисляване на необходимите материали за стоманобетонни конструктивни елементи.
1. Материални компоненти в стоманобетон
Като цяло, стоманобетонните конструкции са съставени от две основни групи материали:
1. Бетон: смес от цимент, фин агрегат (пясък), едър агрегат (чакъл/трошен камък), вода и, ако е необходимо, допълнителни материали (добавки). Изисквания за бетон обикновено се изчислява в обемни единици (m³).
2. Арматурна стомана: състои се от основна армировка, армировка на срязване (стремена/спирали) и разпределителна армировка или армировка срещу свиване. стоманата се изчислява в единици за тегло (кг или тон) и дължина (м).
Освен това има и поддържащи материали като кофраж (дърво, шперплат, стоманени форми), огъваща тел, дистанционни елементи и втвърдяваща смес. Основният фокус при изчисленията на стоманобетонните конструкционни материали обаче обикновено е обемът на бетона и теглото на армировъчната стомана.
2. Основни принципи за изчисляване на обема на бетона
Изчисленията на обема на бетона основно следват формулата за геометричен обем за структурни елементи . Някои често изчислени елементи са:
– Плоча: Обем = дължина × ширина × дебелина
– Греда: Обем = дължина × ширина × височина (или размери на напречното сечение на гредата)
– Колона: Обем = площ на напречното сечение × височина
– Фундамент за фундамент: Обем = дължина × ширина × дебелина (или трапецовидна/стъпаловидна форма според проекта)
След като обемът на бетона бъде определен, проектантите обикновено добавят коефициент на загуба или допустимо отклонение на терен. Количеството зависи от сложността на работата и метода на отливане, но обикновено е около 2–5% за чиста, контролирана работа и може да бъде по-високо, ако условията на терен не са идеални.
Кратък пример
Например, подова плоча с размери 10 м × 8 м и дебелина 0,12 м:
– Обем = 10 × 8 × 0,12 = 9,6 м³
Ако отпадъците са 3%:
– Проектен обем = 9,6 × 1,03 = 9,888 м³ ≈ 9,89 м³
3. Преобразувайте обема на бетона в необходимите материали (цимент, пясък, чакъл, вода)
На полето, Бетонът може да се получи по два начина основно:
1. Готов за употреба бетон: изискванията са посочени просто в m³ според качеството (напр. K-250, fc' 20 MPa и т.н.).
2. Бетон, приготвен на място (смесва се на място): обемът на бетона трябва да се раздели на необходимите материали.
За смесване на строителната площадка, изискванията за материали зависят от схемата на сместа. Един прост подход често използва таблица със състава на 1 м³ бетон. Като общо ръководство (стойностите могат да варират в зависимост от стандартите, материалите и целите за качество), изискванията за 1 м³ бетон със среден клас могат да варират от:
– Цимент: 300–400 кг
– Пясък: 0,45–0,55 м³
– Чакъл: 0,70–0,85 м³
– Вода: 160–210 литра
Поради значителните вариации е най-добре да се използва формула за микс от задачи или лабораторен микс. За първоначални бюджетни оценки (RAB) обаче често се използва табличен подход.
Илюстрация на подхода
Ако за 1 м³ бетон се използват 350 кг цимент, 0,5 м³ пясък, 0,8 м³ чакъл, 180 литра вода, тогава за 9,89 м³:
– Цимент = 9,89 × 350 = 3 461,5 кг ≈ 3,46 тона (≈ 69 зака при 50 кг)
– Пясък = 9,89 × 0,5 = 4,945 м³
– Чакъл = 9,89 × 0,8 = 7,912 м³
– Вода = 9,89 × 180 = 1.780,2 литра
Добавете отпадъчен материал, ако е необходимо, особено пясък и чакъл (напр. 5–10%), поради манипулации и загуби на полето.
4. Изчисляване на изискванията за арматурна стомана
За разлика от бетона, който се изчислява на база обем, арматурната стомана се изчислява от:
– брой стъбла,
– дължина на прът,
– диаметър на армировката,
– тегло на метър (кг/м²).
4.1 Тегло на армировката на метър
Обикновено се приема, че специфичното тегло на стоманата е 7 850 kg/m³. На практика приблизителното тегло на армировката на метър може да се изчисли по следната формула:
Тегло (кг/м²) = 0,006165 × d²
d в мм.
пример:
– D10: 0,006165 × 10² = 0,6165 кг/м²
– D13: 0,006165 × 13² = 1,042 кг/м²
– D16: 0,006165 × 16² = 1,579 кг/м²
– D19: 0,006165 × 19² = 2,224 кг/м²
Тази стойност е близка до стандартната таблица, обикновено използвана от оценители.
4.2 Стъпки за изчисляване на изискванията за армировка
1. Идентифицирайте структурното изображение: диаметър, брой, разстояние и дължина на закрепването или снаждането с припокриване.
2. Изчислете нетната дължина на армировката въз основа на размерите на елемента, след което добавете:
– дължина на куката (куката), ако има такава,
– дължина на разпространение,
– дължина на припокриването на фугите,
– допълнително за огъване.
3. Изчислете общата дължина = брой пръти × дължина на прът.
4. Преобразуване в тегло = обща дължина × тегло на метър.
5. Добавете отпадъци (обикновено 3–7%) за резници и остатъци.
Примерна концепция за блок
Например, греда с дължина 6 м има непрекъсната долна основна армировка 4D16. Да приемем, че всеки прът изисква допълнителни 0,4 м разгъване във всеки край (това е само за илюстрация; действителните стойности подлежат на проектни изисквания).
– Дължина на прът = 6 + 0,4 + 0,4 = 6,8 м
– Обща дължина = 4 × 6,8 = 27,2 м
– Тегло D16 = 1,579 кг/м
– Общо тегло = 27,2 × 1,579 = 42,95 кг
За стремена, изчислението обикновено е:
– определете броя на стремената = (ефективна дължина / разстояние) + 1,
– изчислете дължината на 1 стреме = нетна обиколка + допълнителни куки,
– умножете, след което преобразувайте по тегло на метър.
5. Фактори, които често се забравят при оценката
За да се изчисли по-точно необходимото количество материали, е необходимо да се вземат предвид следните фактори:
1. Дебелината на бетонното покритие влияе върху светлите размери на стремената и ефективната дължина на армировката.
2. Дължината на разпределителните и припокриващите съединения може значително да увеличи разхода на стомана, особено за дълги елементи.
3. Разлики в стандартната фабрична дължина на пръта (обикновено 12 м). Рязането от прът с дължина 12 м води до скрап, който не винаги е използваем.
4. Промени в проекта на полето (работни чертежи), като например изместване на отвори, промени в детайлите на връзките или необходимост от допълнително армиране.
5. Качеството на кофража и метода на отливане влияе върху отпадъците от бетон (разливи, течове и др.).
6. Вид армировка (обикновена/резбована) и условия на огъване, които влияят върху детайлите на дължината на куката.
6. Практически методи: рекапитулация и график за огъване на пръти (BBS)
За по-структурирани проекти, изискванията за армировка се изчисляват с помощта на Схемата за огъване на арматурата (BBS), която представлява списък с армировки, съдържащ:
– баркод,
– форма,
– диаметър,
– дължина на рязане,
- сума,
– обща дължина,
– общо тегло.
С BBS, снабдяването със стомана става по-прецизно, което улеснява производството и намалява отпадъците. За бетон, обемните обобщения за всеки елемент (колони, греди, плочи, стълби) обикновено се съставят за всеки етаж или за всяка зона на леене, за да се съобразят с последователността на леене.
7. Затваряне
Изчисляването на необходимите материали за стоманобетонни конструкции се основава основно на два фактора: обем на бетона и тегло на арматурната стомана. Обемът на бетона се изчислява от геометрични елементи и се добавя разумен коефициент на загуба. Междувременно, изискванията за армировка се изчисляват от подробни структурни чертежи (брой, диаметър, разстояние и детайли за куките и връзките) и след това се преобразуват в тегло, като се използва теглото на метър. За да се увеличи точността и да се минимизират загубите, силно се препоръчва използването на BBS за армировка и обобщаване на обема за всяка зона на леене. В началните етапи, грубите оценки могат да използват табличен подход, но с наближаването на изпълнението, изчисленията трябва да се отнасят до окончателните работни чертежи и детайлите на планирането, за да се осигури по-точно снабдяване с материали, по-ефективен проект и поддържане на структурното качество.
