Темірбетон конструкцияларына арналған материалдық талаптарды есептеу
Темірбетон конструкцияларына арналған материалдық қажеттіліктерді есептеу құрылыс жобаларын жоспарлау мен іске асырудағы маңызды қадам болып табылады. Дәл есептеулер шығындардың тиімділігіне, уақтылы сатып алуға және далалық жұмыстардың сапасына әсер етеді. Материалдардың жетіспеушілігі жұмысты кешіктіруі мүмкін, ал материалдың артық болуы шығындардың артуына, қалдықтардың пайда болуына және сақтау көлемінің артуына қауіп төндіреді. Бұл мақалада темірбетон конструкциялық элементтеріне арналған материалдық қажеттіліктерді есептеудің негізгі тұжырымдамалары, есептеу қадамдары және жалпы тәсілдерінің мысалдары талқыланады.
1. Темірбетондағы материалдық компоненттер
Жалпы алғанда, темірбетон конструкциялары екі негізгі материалдар тобынан тұрады:
1. Бетон: цемент, ұсақ толтырғыш (құм), ірі толтырғыш (қиыршық тас/ұсақталған тас), су және қажет болған жағдайда қоспалардың қоспасы. Бетонға қажеттілік әдетте көлем бірліктерінде (м³) есептеледі.
2. Арматуралық болат: негізгі арматурадан, ығысу арматурасынан (үзеңгі/спираль) және тарату арматурасынан немесе жиырылу арматурасынан тұрады. Болатқа қойылатын талаптар салмақ бірліктерімен (кг немесе тонна) және ұзындықпен (м) есептеледі.
Сонымен қатар, қалыптар (ағаш, фанера, болат қалыптар), сым торлар, аралық тақталар және қатайтатын қоспа сияқты тірек материалдары бар. Дегенмен, темірбетон конструкциялық материалын есептеудің негізгі бағыты әдетте бетонның көлемі мен арматуралық болаттың салмағы болып табылады.
2. Бетон көлемін есептеудің негізгі принциптері
Бетон көлемін есептеу негізінен құрылымдық элементтер үшін геометриялық көлем формуласына сәйкес жүргізіледі. Есептелген кейбір кең таралған элементтер:
– Тақта: Көлемі = ұзындығы × ені × қалыңдығы
– Арқалық: Көлемі = ұзындық × ені × биіктігі (немесе арқалықтың көлденең қимасының өлшемдері)
– Баған: Көлем = көлденең қима ауданы × биіктік
– Табан негізі: Көлемі = ұзындығы × ені × қалыңдығы (немесе жобаға сәйкес трапеция/сатылы пішін)
Бетон көлемі анықталғаннан кейін, жоспарлаушылар әдетте қалдық коэффициентін немесе өріс төзімділігін қосады. Мөлшері жұмыстың күрделілігіне және құю әдісіне байланысты, бірақ ұқыпты, бақыланатын жұмыс үшін әдетте 2-5% шамасында болады және егер өріс жағдайлары қолайлы деңгейден төмен болса, жоғары болуы мүмкін.
Қысқа мысал
Мысалы, өлшемі 10 м × 8 м, қалыңдығы 0,12 м еден плитасы:
– Көлемі = 10 × 8 × 0,12 = 9,6 м³
Егер қалдық 3% болса:
– Жобалық көлем = 9,6 × 1,03 = 9,888 м³ ≈ 9,89 м³
3. Бетон көлемін материалға қажеттілікке (цемент, құм, қиыршық тас, су) айналдырыңыз
Далалық жағдайда бетонды екі негізгі жолмен алуға болады:
1. Дайын бетон қоспасы: талаптар сапасына сәйкес м³-мен көрсетілген (мысалы, K-250, fc' 20 МПа және т.б.).
2. Құрылыс алаңындағы бетон қоспасы (құрылыс алаңында араластырылады): бетон көлемін материалға қойылатын талаптарға бөлу қажет.
Қоспа үшін материалға қойылатын талаптар қоспаның дизайнына байланысты. Қарапайым тәсіл көбінесе 1 м³ бетонға шаққандағы құрам кестесін пайдаланады. Жалпы нұсқаулық ретінде (мәндер стандарттарға, материалдарға және сапа көрсеткіштеріне байланысты өзгеруі мүмкін), орташа сапалы бетонның 1 м³-ге қойылатын талаптар келесідей болуы мүмкін:
– Цемент: 300–400 кг
– Құм: 0,45–0,55 м³
– Қиыршық тас: 0,70–0,85 м³
– Су: 160–210 литр
Айтарлықтай айырмашылыққа байланысты жұмыс қоспасының формуласын немесе зертханалық қоспаның дизайнын қолданған дұрыс. Дегенмен, бастапқы бюджеттік смета (ББС) үшін кестелік тәсіл жиі қолданылады.
Тәсілдің иллюстрациясы
Егер 1 м³ бетон үшін 350 кг цемент, 0,5 м³ құм, 0,8 м³ қиыршық тас, 180 литр су пайдаланылса, онда 9,89 м³ үшін:
– Цемент = 9,89 × 350 = 3.461,5 кг ≈ 3,46 тонна (≈ 69 зак @50 кг)
– Құм = 9,89 × 0,5 = 4,945 м³
– Қиыршық тас = 9,89 × 0,8 = 7,912 м³
– Су = 9,89 × 180 = 1.780,2 литр
Қажет болса, өңдеуге және даладағы шығындарға байланысты қалдықтарды, әсіресе құм мен қиыршық тасты (мысалы, 5–10%) қосыңыз.
4. Арматуралық болатқа қойылатын талаптарды есептеу
Көлемге негізделген бетоннан айырмашылығы, арматуралық болат келесідей есептеледі:
– сабақтар саны,
– әрбір шыбықтың ұзындығы,
– арматура диаметрі,
– метрге шаққандағы салмақ (кг/м).
4.1 Арматураның бір метрге шаққандағы салмағы
Болаттың меншікті салмағы әдетте 7.850 кг/м³ деп есептеледі. Іс жүзінде арматураның бір метрге шаққанда шамамен салмағын келесі формула бойынша есептеуге болады:
Салмағы (кг/м) = 0,006165 × d²
d мм.
Мысал:
– D10: 0,006165 × 10² = 0,6165 кг/м
– D13: 0,006165 × 13² = 1,042 кг/м
– D16: 0,006165 × 16² = 1,579 кг/м
– D19: 0,006165 × 19² = 2,224 кг/м
Бұл мән бағалаушылар жиі қолданатын стандартты кестеге жақын.
4.2 Арматура талаптарын есептеу қадамдары
1. Құрылымдық кескінді анықтаңыз: бекіткіштің немесе тізе қосылысының диаметрі, саны, аралығы және ұзындығы.
2. Элемент өлшемдеріне сүйене отырып, арматураның таза ұзындығын есептеп, содан кейін мынаны қосыңыз:
– егер бар болса, ілгектің (ілгектің) ұзындығы,
– таралу ұзақтығы,
– түйіспе қабаттасудың ұзындығы,
– иілуге арналған қосымша.
3. Жалпы ұзындықты = шыбықтар саны × әр шыбықтың ұзындығын есептеңіз.
4. Салмаққа айналдыру = жалпы ұзындық × метрге шаққандағы салмақ.
5. Қаламдар мен қалдықтар үшін қалдықтарды (әдетте 3–7%) қосыңыз.
Блоктың мысалы тұжырымдамасы
Мысалы, ұзындығы 6 м арқалықтың үздіксіз 4D16 төменгі негізгі арматурасы бар. Әрбір арқалықтың әр ұшында қосымша 0,4 м өңдеу қажет деп есептейік (бұл тек мысал ретінде берілген; нақты мәндер жобалау талаптарына бағынады).
– Әр шыбықтың ұзындығы = 6 + 0,4 + 0,4 = 6,8 м
– Жалпы ұзындығы = 4 × 6,8 = 27,2 м
– Салмағы D16 = 1,579 кг/м
– Жалпы салмағы = 27,2 × 1,579 = 42,95 кг
Үзеңгілер үшін есептеу әдетте келесідей:
– үзеңгілер санын анықтаңыз = (тиімді ұзындық / аралық) + 1,
– 1 үзеңгінің ұзындығын есептеңіз = тор шеңбері + қосымша ілгектер,
– көбейтіңіз, содан кейін метрге шаққандағы салмаққа түрлендіріңіз.
5. Бағалау кезінде жиі ұмытылатын факторлар
Материалдық қажеттіліктерді дәлірек есептеу үшін келесі факторларды ескеру қажет:
1. Бетон жабынының қалыңдығы үзеңгілердің айқын өлшемдеріне және арматураның тиімді ұзындығына әсер етеді.
2. Тарату және тізе буындарының ұзындығы, әсіресе ұзын элементтер үшін болат шығынын айтарлықтай арттыруы мүмкін.
3. Зауыттық шыбықтың стандартты ұзындығындағы айырмашылықтар (әдетте 12 м). 12 м шыбықтан кесу әрқашан пайдалануға жарамсыз қалдықтарға әкеледі.
4. Далалық дизайндағы өзгерістер (цех сызбасы), мысалы, саңылауларды ауыстыру, қосылым бөлшектерін өзгерту немесе қосымша күшейту қажеттілігі.
5. Қалыптың сапасы мен құю әдісі бетон қалдықтарына (төгілулер, ағып кетулер және т.б.) әсер етеді.
6. Ілмек ұзындығының бөлшектеріне әсер ететін арматура түрі (қарапайым/бұрандалы) және иілу шарттары.
6. Практикалық әдістер: қайталау және штанганы иілу кестесі (BBS)
Құрылымдалған жобалар үшін арматураға қойылатын талаптар келесілерді қамтитын арматуралар тізімі болып табылатын штанганы иілу кестесін (BBS) пайдаланып есептеледі:
– штрих-код,
– пішін,
– диаметрі,
- кесу ұзындығы,
- сома,
- жалпы ұзындығы,
– жалпы салмағы.
BBS көмегімен болат дайындау дәлірек болады, бұл өндірісті жеңілдетеді және қалдықтарды азайтады. Бетон үшін құю тізбегіне сәйкес келу үшін әдетте әрбір элемент үшін (бағандар, арқалықтар, плиталар, баспалдақтар) көлемдік жиынтықтар әр қабат үшін немесе құю аймағы үшін жиналады.
7. Қорытынды
Темірбетон конструкцияларына арналған материалдық қажеттіліктерді есептеу негізінен екі факторға негізделген: бетон көлемі және арматуралық болаттың салмағы. Бетон көлемі геометриялық элементтерден есептеледі және қалдықтардың тиісті коэффициенті қосылады. Сонымен қатар, арматураға қойылатын талаптар егжей-тегжейлі құрылымдық сызбалардан (саны, диаметрі, аралығы және ілгегі мен қосылымының егжей-тегжейлері) есептеледі, содан кейін метрге шаққандағы салмақты пайдаланып салмаққа түрлендіріледі. Дәлдікті арттыру және қалдықтарды азайту үшін құю аймағына арналған арматура мен көлемдік қайталаулар үшін BBS пайдалану ұсынылады. Бастапқы кезеңдерде шамамен бағалаулар кестелік тәсілді қолдануы мүмкін, бірақ іске асыру жақындаған сайын есептеулер материалдарды дәлірек сатып алуды, жобаны тиімдірек етуді және құрылымдық сапаны сақтауды қамтамасыз ету үшін соңғы жұмыс сызбалары мен жоспарлау бөлшектеріне сілтеме жасауы керек.
