Деформационный шов в железобетонных конструкциях
Деформационный шов в железобетонных конструкциях выполняется с целью снятия давления на элементы в зонах, где материал может деформироваться под воздействием различных негативных факторов.
Чаще всего изначальное состояние железобетона нарушается по причине сильных температурных скачков, при наличии очаговой усадки грунта, в местах с высокой сейсмической активностью, в других ситуациях, когда наблюдаются небезопасные нагрузки, существенно уменьшающие несущие функции монолита.
Что такое деформационный шов
Деформационные швы – это предусмотренное проектом деление конструкции здания на фрагменты в горизонтальной (вертикальной) плоскости, благодаря которому удается компенсировать напряжение в определенных зонах несущего каркаса. Если это напряжение не устранить, то могут существенно измениться геометрические размеры, положение, свойства железобетона.
Благодаря швам удается придать зданиям проектную величину упругой подвижности.
Деформационные швы бывают разных видов в соответствии с типом напряжения, которое призваны компенсировать: сейсмические, осадочные, конструкционные, усадочные швы, температурные.
Деформационные швы бывают разных видов в соответствии с типом напряжения, которое призваны компенсировать: сейсмические, осадочные, конструкционные, усадочные швы, температурные.Когда выполняется деформационный шов, конструкция делится на отдельные блоки, придавая монолиту упругость и способность выдерживать серьезные нагрузки без деформации. Стыки герметизируются специальным изолирующим материалом, который должен быть гибким и стойким к разным воздействиям.
Визуально деформационный шов в монолитном железобетоне представляет собой разрезы в поверхности, делящие конструкцию на блоки определенной величины. У каждого шва есть задача, которую он призван выполнить. Усадочный шов делают в железобетонных стяжках для предупреждения образования трещин на поверхности при постепенном затвердевании и наборе прочности бетоном.
В таком случае швы делают прямолинейными, не допуская даже минимальных закруглений и поворотов. Расстояние между ними напрямую зависит от глубины, ширины стяжки, типа площадки (закрытая/открытая).
Из-за особенностей расположения и параметров конструкции в зданиях могут применяться комбинации разных видов швов, которые одновременно защищают сразу от нескольких причин возможной деформации. Особенно актуален такой подход при строительстве высоких протяженных зданий, с большим числом разных элементов и конструкций.
Виды деформационных швов в железобетонной конструкции:- Температурно-деформационные – защищают от воздействия скачков температуры и часто нужны даже там, где отмечен умеренный климат. Низкие температуры зимой и высокие летом приводят к появлению трещин разных глубины и размеров, которые деформируют фундамент и коробку. Температурные швы выполняются на расстоянии, определяемом, исходя из материала и особенностей конструкции, температур. Обычно швы выполняют лишь на стенах.
- Усадочные – выполняются реже, чаще всего при создании бетонного монолитного каркаса. В процессе затвердевания и набора прочности бетон может покрываться трещинами, увеличивающимися до полостей. Когда в фундаменте становится много трещин, конструкция может рухнуть. Шов делают до момента затвердевания основания, он разрастается на протяжении всего времени превращения бетона в монолит, позволяя ему усаживаться и не покрываться трещинами.
- Сейсмические деформационные швы выполняются там, где есть риск землетрясений, оползней, цунами, извержений вулканов. Швы защищают дом от разрушений при толчках из-под земли. Швы всегда создаются по индивидуальному проекту, создавая внутри конструкции отдельные сосуды без сообщения, поделенные по периметру деформационными швами. Довольно часто выглядит схема как куб с одинаковыми гранями. Грани уплотняют двойной кирпичной кладкой и в момент толчков они должны удержать конструкцию.
- Осадочный – чаще всего применяется в зданиях с разным числом этажей (одно крыло здания с двумя этажами, другое – с тремя, к примеру). Получается, что части постройки оказывают разное давление на грунт и он проседает неравномерно, давя на основание и стены, провоцируя появление трещин. Осадочный деформационный шов укрепляет конструкцию, защищает от деформации. Выполняется вертикально, от основания до крыши. Фиксирует разные части здания. Швы обязательно заполняются герметиком.
Когда в фундаменте становится много трещин, конструкция может рухнуть. Шов делают до момента затвердевания основания, он разрастается на протяжении всего времени превращения бетона в монолит, позволяя ему усаживаться и не покрываться трещинами.
Осадочный деформационный шов укрепляет конструкцию, защищает от деформации. Выполняется вертикально, от основания до крыши. Фиксирует разные части здания. Швы обязательно заполняются герметиком.- Размещение частей конструкции на грунте с разными свойствами
- При выполнении пристроек к уже существующему зданию
- Если отдельные части строения имеют разницу по высоте больше 10 метров
- Все случаи, в которых можно ожидать неравномерной просадки фундамента
Наибольшие расстояния между деформационными швами в ЖБ конструкциях
Расчет на температурные показатели и усадку не осуществляется для конструкций стандартного типа с трещиностойкостью третьей категории с напряженными/ненапряженными изделиями, но при условии, что расстояние между швами меньше нормативных пределов.
Деформационные швы могут быть горизонтальными и вертикальными.
- Для каркасных конструкций из дерева и металла – 40 метров для наружных построек, 60 метров для отапливаемых
- Сборные сплошные конструкции – 30 метров для неотапливаемых зданий и 50 метров для отапливаемых
- Монолитные каркасные конструкции из тяжелых марок бетона – 30 и 50 метров соответственно
- Каркасные монолитные конструкции из легкого бетона – 25 и 40 метров соответственно
- Монолитные здания из твердых составов – 25 метров для неотапливаемых помещений и 40 для отапливаемых
- Ячеистый бетон – 20 и 30 метров соответственно
Если возводится одноэтажное здание из армированного каркасного бетона, расстояние между швами можно увеличивать в среднем на 20% относительно значений в таблице. Табличные данные можно применять, когда создаются вертикальные связи в средине отделенного блока в каркасных зданиях. Такие связи размещаются по краям блока и при воздействии деформаций приближают работу каркаса к цельному сооружению аналогичного типа.
- Выполняются во всех зданиях с трещиностойкостью первой и второй категорий.
- Проходят по всей высоте на здании, благодаря чему деформация на отдельных зонах конструкции проходит свободно. Швы могут проходит от вершины основания до начала крыши, деля стены и все перекрытия.
- Ширина стандартного шва равна 2-3 сантиметрам, шов заполняется пропитанной толем либо смолой паклей, несколькими слоями рубероида, герметиком.
- Монтаж парных балок на 2 колоннах гарантирует правильный температурный шов в сборных и монолитных конструкциях. В каркасных зданиях он комфортен при появления серьезных и динамических нагрузок на перекрытия.
- Осадочный шов нужен при нахождении здания на разной высоте или грунте.
- Температурно-усадочный шов нужен при соединении новой пристройки к старой конструкции.
- Раздвижение пар колонн с выполнением опоры на отдельные основания, а также монтаж встречных балочных консолей дают возможность сделать качественный деформационный шов. Также часто между отдельными частями здания делают вкладной пролет из плит и балок.
- В монолитных зданиях усадочный шов формируют так: от одной части сооружения конец балки опирается на консоль свободно, она является продолжением перекладины другой части конструкции. Элементы, которые соприкасаются, соединяются аккуратно, чтобы избежать трения, разрушающего консоли.
Также часто между отдельными частями здания делают вкладной пролет из плит и балок.Как выполняются
Термический и усадочный (а также сейсмический и осадочный) типы швов могут совмещаться в конструкции – получается усадочно-температурный (и сейсмически-осадочный) шов. Первый проходит по ширине и длине здания от верхней части фундамента до кровли, второй же предполагает полное деление конструкции на независимые один от другого блоки.
В таком случае железобетонный короб делится на вертикальные швы шириной 2-3 сантиметра, заполненные гидрофобным упругим герметиком.
Правильное размыкание может обеспечить монтаж в смежных областях соседних частей парных балок и колонн.
В постройках разной высоты и на разных грунтах даже при условии объединения вкладным пролетом делают осадочные швы. Температурное расширение в отмостке из армированного бетона компенсируют делением на двухметровые квадраты посредством монтажа в опалубке пропитанных битумом брусков из дерева. Примыкание опалубки к стенам должно быть подвижным и герметичным.
Бетонные полы деформируются, если их площадь превышает 30 квадратных метров, провоцируя распространение трещин. Поверхность стяжки режут на глубину четверти-половины высоты, чтобы материал разорвался под швами. Площадки стяжки могут быть размером до 6 метров и не только квадратными, но и с соотношением сторон 1:1.5. Стыки разных материалов, залитых в разное время стяжек выполняют демпферами.
Изоляционные швы отделяют стяжку от стен на всю высоту по периметру здания, их заполняют упругими материалами.
Также изолируются от стяжки пола колонны, лестничные марши. Плиты перекрытий монолитного типа отделяются разрезами от несущего каркаса конструкции, оптимальная ширина высчитывается индивидуально.
Межэтажные перекрытия заливаются фрагментами определенного размера. Все пустоты заполняют герметиком, заделывают. Делятся по всей высоте на отдельные блоки и ленточные основания, что компенсирует напряжения и нагрузки.
Шаг разрезания фундамента: 30 метров на слабо- и 15 метров на пучинистых грунтах. Швы заполняют долговечными герметиками. Вертикальными конструкциями наружных/внутренних стен создаются горизонтальные сечения, делящие здание на отсеки. Высота отсека для внутренней стены – 30 метров, для фасадной – 20.
В такие размыкания каркаса монтируют завернутый дважды в толь шпунт, он забивается паклей, потом герметизируется глиной. Ширина шва может составлять от 3 миллиметров до 100 сантиметров.
Правила выполнения деформационных швов по стяжке:- Разрезы должны идти по осям колонн, стыковаться с углами швов, проходящих по периметру колонн.
- Карты пола должны быть квадратной формы либо со сторонами 1:1.5, прямыми, без ответвлений. Чем меньше величина карты, тем меньше риск хаотичной деформации монолита.
- В проездах/проходах швы делают на расстоянии, идентичном ширине стяжки (в случае, когда проход больше 3.6 метров, в центре можно сделать продольный шов).
- Расстояние между швами на открытых площадках – максимум 3 метра по всем направлениям.
- Деформационные швы выполняются с использованием формующих реек, в противном случае разрезы создают после завершающей обработки бетона.
- Стандартные швы по стяжке нарезают блоками 6х6 метров в треть толщины слоя бетона.
- Место расположения и число швов устанавливают, исходя из усадки бетона, коэффициента температурного расширения, вероятных деформаций мест сопряжения стен и пола, фундамента и колонн, и т.д.
- Все швы обязательно герметизируются, исходя из условий эксплуатации и требований.
- Могут использоваться специальные рельс-рейки, укладывающиеся в каркас на этапе заливки.
Железобетонные конструкции в процессе эксплуатации могут быть подвержены различным нагрузкам и воздействиям, компенсировать которые удается за счет выполнения деформационных швов.
Устройство и расчет деформационных швов в фундаментах
Фундамент любого здания – основное несущее сооружение, на которое ложится большинство статических нагрузок во время эксплуатации строения. От его качества зависит длительность эксплуатации здания и его безопасность в процессе эксплуатации.
Обязательно устройство деформационного шва между фундаментом пристройки
Элементом фундаментных оснований, заслуживающим особого внимания, является деформационный шов.
Описание и виды деформационных швов
Деформационный шов — это, специальным образом подготовленный участок фундамента здания, задачей которого является защита основания от перемещений грунта и противостояние резким температурным изменениям.
Особое внимание защите фундаментных оснований устройством деформационного шва принято уделять в районах с повышенной сейсмической активностью.
Чаще всего, деформационный шов применяется под устройство укрепления фундаментов зданий ленточного типа.
Сейчас при строительстве применяются основные виды деформационных швов. Их четыре:
- осадочный шов;
- температурный шов;
- усадочный шов;
- сейсмические швы.
Выбирают подходящие виды деформационных швов для фундаментных оснований, основываясь на анализе собранных данных о температуре, типах грунта и сейсмической активности региона, в котором планируется вести строительство.
к оглавлению ↑
Особенности применения сейсмических и осадочных швов
Сейсмический деформационный шов для фундаментных оснований, как это понятно из названия, применяется чаще всего на регионах с повышенной опасностью неожиданных передвижений грунта. Его основная задача – смягчить опасные деформации фундамента при возникновении сейсмической активности.
Особенностью сейсмического компенсатора, является разделение им фундаментной конструкции на несколько отдельных квадратов.
Деформационный шов плитного основания
Расчет размеров таких блоков производится на предварительном этапе. Между этими квадратами с равными сторонами и выполняется устройство компенсатора этого типа. Особое внимание следует уделить такой работе, как гидроизоляция сейсмического шва, поскольку постоянное воздействие влаги и резкие перепады температуры значительно снижает износостойкость материалов и уменьшает общий срок эксплуатации строения.
Качественная рулонная гидроизоляция продлит срок жизни фундамента.
Задачей осадочного компенсатора для фундаментных оснований является обезопасить фундаментную конструкцию от появления трещин в плите при усадке грунта под зданием. Усадочные передвижения почвы во время эксплуатации здания могут возникать из-за разной плотности грунта под частями здания и неравномерно распределенной нагрузки.
В современной архитектуре зданий зачастую используется переменная этажность, конструктивные особенности разных частей здания, всевозможные надстройки. Здания, строящиеся на однородном грунте с одинаковой плотностью почвы по всей площади строительства, встречаются крайне редко.
При большой разнице значений плотности почвы, возникающие под нагрузкой движения грунта могут вызывать различные деформации конструкции здания: смещения, трещины, сколы и другие повреждения.
Расчет деформационных швов осадочного типа происходит для каждого здания отдельно, основываясь на данных анализа плотности почвы. Их основная задача – компенсировать смещения отдельных блоков здания, вызванные осадкой.
к оглавлению ↑
Особенности применения температурных и усадочных швов
Область применения температурных швов для фундаментных оснований обусловлена климатическими особенностями региона, запланированного под строительство, способными оказывать негативное влияние на материалы, применяемые при строительстве здания.
Устройство температурных швов подразумевает, что вся постройка разделяется на несколько квадратных блоков, виды этих блоков и их размер определяются, когда производится предварительный расчет. При подготовке учитываются такие факторы, как глубина промерзания почвы, сейсмическая стабильность региона и множество других показателей. Следует заметить, что гидроизоляция швов обязательна в любых условиях.
Усадочные швы для фундаментных оснований применяются для защиты ленточного фундамента при строительстве монолитно-бетонных каркасов, для которых используются большие объемы бетонных смесей. В процессе эксплуатации бетон отдает, содержащуюся в плите влагу, уменьшаясь в объеме.
Это может вызвать возникновение усадочных трещин и расколов, уменьшающих несущие свойства монолитно-бетонного сооружения. Устройство усадочного деформационного шва препятствует появлению разрушений в плите, расширяясь вместе с бетоном по мере его высыхания.
По окончании высыхания бетонного монолита, усадочный шов в плите зачеканивают. Для проведения таких работ, как гидроизоляция шва применяются специальные герметики.
к оглавлению ↑
Основные правила устройства швов
Расчет необходимого количества деформационных швов должен осуществляется опытным специалистом. Для того, чтобы швы качественно выполняли свое предназначение по защите фундамента и всего здания необходимо соблюдать несколько условий:
- высота фундаментного деформационного шва должна равняться высоте всего основания;
- расчет расстояния между швами проводится на основании условий, среди которых материал, применяемый при возведении стен постройки;
- проект здания и его архитектура играют важную роль: расчет дополнительных деформационных швов по углам строения потребуется для зданий с пристройками;
- обычная ширина деформационных швов для фундаментных оснований составляет в среднем 100-120 миллиметров;
- расчет способов тепло и гидроизоляции происходит в зависимости от запланированного типа фундамента. Гидроизоляция ленточного фундамента производится отдельными тепло и гидрогерметиками, а при возведении плиточного фундамента как гидроизоляция может использоваться просмоленная пакля;
- в возводимой отмостке применяются деревянные рейки, для защиты от влаги залитые битумом.
- если основание защищено от воздействия влаги, в дополнительном шве по отмостке и фундаменту нет необходимости.
Гидроизоляция ленточного фундамента производится отдельными тепло и гидрогерметиками, а при возведении плиточного фундамента как гидроизоляция может использоваться просмоленная пакля;Соблюдая эти, универсальные для всех типов швов, правила можно значительно увеличить срок эксплуатации фундамента.
к оглавлению ↑
Деформационные швы дома (видео)
к оглавлению ↑
Правила изоляции деформационных швов
Обязательным условием при монтаже деформационных швов любого типа является их гидроизоляция. Расчет подбора герметика или гидроизоляционного материала должен учитывать следующие факторы:
- наличие цокольного этажа или подвала;
- давление воды в почве;
- длина и ширина деформационного шва;
- характер деформаций и их вероятность;
- максимальная нагрузка на фундамент.
После выбора гидроизолирующего материала и проведения комплекса таких работ, как гидроизоляция швов, желательно убедиться в отсутствии протечек в местах соединений. Швы не должны подвергаться воздействию влаги.
Устройство, защищенных по всем правилам деформационных швов фундамента, обеспечит надежность основания здания на десятилетия.
Деформационный шов в железобетонных конструкциях
Вернуться на страницу «Деформационные швы»
Рассмотрим следующие нормативные требования.
СП 27.13330.2011 БЕТОННЫЕ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ РАБОТЫ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОВЫШЕННЫХ И ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР
Актуализированная редакция СНиП 2.03.04-84
6.27 Расстояние между температурно-усадочными швами в бетонных и железобетонных конструкциях из обычного и жаростойкого бетонов должны устанавливать расчетом. Расчет допускается не выполнять, если принятое расстояние между температурно-усадочными швами не превышает значений, указанных в таблице 6.
3, в которой наибольшие расстояния между температурно-усадочными швами даны для бетонных и железобетонных конструкций с ненапрягаемой и с предварительно напряженной арматурой, при расчетной зимней температуре наружного воздуха минус 40 °С, относительной влажности воздуха 60% и выше и высоте колонн 3 м.
Таблица 6.3
| Тип конструкций | Наибольшие расстояния между температурно-усадочными швами, м, допускаемые без расчета для конструкций, находящихся | ||
| внутри отапливаемых зданий или в грунте | внутри неотапливаемых зданий | на наружном воздухе | |
| Бетонные: | |||
| а) сборные | 40 | 35 | 30 |
| б) монолитные при конструктивном армировании | 30 | 25 | 20 |
| в) монолитные без конструктивного армирования | 20 | 15 | 10 |
| Железобетонные: | |||
| а) сборные и сборно-каркасные одноэтажные | 72 | 60 | 48 |
| б) сборные и сборно-каркасные многоэтажные | 60 | 50 | 40 |
| в) сборно-блочные, сборно-панельные | 55 | 45 | 35 |
| г) сборно-монолитные и монолитные каркасные | 50 | 40 | 30 |
| д) сборно-монолитные и монолитные сплошные | 40 | 30 | 25 |
| Примечания 1 Для железобетонных конструкций (позиция 2), расчетная температура внутри которых не превышает 50 °С, расстояния между температурно-усадочными швами при расчетной зимней температуре наружного воздуха минус 30, 20, 10 и 1 °С увеличивают соответственно на 10, 20, 40 и 60% и при влажности наружного воздуха в наиболее жаркий месяц года ниже 40, 20 и 10% уменьшают соответственно на 20, 40 и 60%. 2 Для железобетонных каркасных зданий (позиция 2, а, б, г) расстояния между температурно-усадочными швами увеличивают при высоте колонн 5 м — на 20%, 7 м — на 60% и 9 м — на 100%. Высоту колонн определяют: для одноэтажных зданий — от верха фундамента до низа подкрановых балок, а при их отсутствии — до низа ферм или балок покрытия; для многоэтажных зданий — от верха фундамента до низа балок первого этажа. 3 Для железобетонных каркасных зданий (позиция 2, а, б, г) расстояния между температурно-усадочными швами определены при отсутствии связей либо при расположении связей в середине температурного блока. Расстояния между температурно-усадочными швами в сооружениях и тепловых агрегатах с расчетной температурой внутри 70, 120, 300, 500 и 1000 °С уменьшают соответственно на 20, 40, 60, 70 и 90%. | |||
Отдельные конструктивные требования
9.35 Ширину температурно-усадочного шва b в зависимости от расстояния между швами l определяют по формуле
b = εil (9.
6)
Относительное удлинение оси элемента εi вычисляют в зависимости от вида конструкции и характера нагрева по 6.21-6.24.
Ширину температурно-усадочного шва, вычисленную по формуле (9.6), увеличивают на 30%, если шов заполняется асбестовермикулитовым раствором, каолиновой ватой или шнуровым асбестом, смоченным в глиняном растворе (рисунок 9.2).
а — шов, заполненный шнуровым асбестом; б — то же, с бетонным бруском; в — то же, с металлическим компенсатором; 1 — шнуровой асбест, смоченный в глиняном растворе; 2 — бетонный брусок; 3 — компенсатор; 4 — стальной стержень диаметром 6 мм
Рисунок 9.2 — Температурные швы в конструкциях из жаростойкого бетона
Температурно-усадочные швы в бетонных и железобетонных конструкциях принимают шириной не менее 20 мм.
Когда давление в рабочем пространстве теплового агрегата не равно атмосферному, температурно-усадочный шов должен иметь уширение для установки бетонного бруса. Брус устанавливают насухо без раствора. Между брусом и менее нагретой поверхностью шов заполняют легко деформируемым теплоизоляционным материалом.
В печах, где требуется герметичность рабочего пространства, с наружной поверхности в температурно-усадочном шве должен предусматриваться компенсатор.
Расчет параметров конструкций и элементов деформационных швов
3.14. Необходимость устройства швов расширения определяется исходя из допустимых температурных напряжений сжатия (МПа), которые для оценочных расчетов можно принять равными
(3.17)
или
, (3.18)
где – плотность материала плиты, т/м ;
– толщина плиты, м;
=19 МПа/м.
Из условия сохранения прочности бетона в зоне швов не должно превышать 2 .
3.15. Из условия прочности швы расширения устраивают, если допустимые напряжения будут меньше фактических (МПа), определяемых по формуле
, (3.19)
где – коэффициент линейной температурной деформации бетона, 1/°С;
=0,00001 1/ °С;
, – максимальная и исходная температура бетона в середине по толщине плиты, °С (см. табл.4.12 обязательного приложения 4).
3.16. Расстояние (м) между швами расширения определяется по формуле
, (3.20)
где – деформация сжатия прокладки шва расширения, м;
, (3.21)
– ширина прокладки, м;
– модуль упругости прокладки, МПа; для деревянных прокладок =8 МПа;
– обжатие шва расширения (напряжение при сжатии), МПа; для деревянных прокладок мягких пород =2 МПа;
– высота прокладки, м;
(м). (3.22)
3.17. Диаметр (см) штырей в швах вычисляют по формуле
, (3.23)
где – часть расчетной нагрузки на колесо, воспринимаемой штыревым соединением;
; (3.24)
– податливость штырей при нагружении, мм; для швов сжатия =1,5 мм, для швов расширения =2 мм;
– расчетный прогиб края плиты от действия нагрузки, мм; для песчаного и щебеночного основания =5 мм, для цементогрунтового основания – =3 мм;
– коэффициент длины зоны обжатия бетона в месте входа в него штыря; для швов сжатия =3, для швов расширения =1,5;
– средняя прочность бетона на сжатие, МПа: допускается принимать ;
– количество штырей на полосе наката или на длине ;
– коэффициент запаса, равный 0,75.
3.18. Длина штырей составляет 20 плюс допуск, равный 5 см, плюс прибавка на установку температурного колпачка (5 см) и на ширину шва (3 см для швов расширения).
Диаметр штырей в продольных швах определяется из требуемой площади поперечного сечения (см /м) арматуры:
, (3.25)
где – коэффициент трения-сцепления плиты с основанием; принимается =1,5;
– поперечный уклон, доли единицы; =0,05; – расчетное сопротивление арматуры по #M12291 871001190СНиП 2.03.01-84#S; кгс/см ; , – в см; – в т/м .
Длина гладких штырей в продольных швах равна 40 +5 см, из стержней периодического профиля – 35 +5 см, при диаметре шпилек для крепления штырей 8-10 мм и при надежной приварке их к штырям – 22 +5 см.
Устройство деформационных швов в бетонных полах
Деформационные швы являются очень важным и необходимым элементом пола, который выполнен из бетона. Они предназначены для сокращения нагрузок на элементы конструкций там, где возможна деформация, образующаяся из — за колебания температуры воздуха и сейсмических явлений.
Очень важным технологическим моментом при устройстве фундамента, выполненного из бетона под укладку напольных покрытий, является нарезка специальных деформационных швов, это рекомендуют технические требования Снип (Строительные Нормы и Правила). Эти швы дают прекрасную возможность выполнить стяжку пола максимально стойкой к различным динамическим воздействиям. Деформационные швы рекомендуется нарезать через некоторые промежутки по всей квадратуры заливки выполненной из бетона с пристеночными зазорами, где устанавливаются необходимых размеров кромочная лента требуемой геометрии, указанной в СНиП.
Если деформационные швы в бетонных полах выполнены грамотно и своевременно, то строительный объект либо сооружение прослужит долго. Статистика эксплуатации построек, оснащенных швами, показывает, что они могут противостоять следующим негативным факторам:
- температурные колебания;
- процессы усадки;
- химические реакции в толщине пола;
- ползучесть бетона.
Классификация деформационных швов
Существуют такие виды компенсирующих швов:
- Изоляционные. Их устраивают вдоль для недопущения влияния деформированности от конструкций сооружения на пол из бетона. Производятся посредством прокладки изолирующего материала по периметру помещения.
- Усадочные разрезы. Их целенаправленность – недопущение растрескивания стяжки пола при застывании бетона.
Устройство деформационных швов в полу
Прорезка деформационного шва
Деформационные швы – это определенные разрезы в монолитной поверхности, что разделяют ее на несколько раздельных плит (карт), которые без затруднений двигаются по отношению друг к другу в характерных пределах. Для положительного выполнения разрезами своих функций, следует:
- Грамотно рассчитать число и размер карт, на которые в дальнейшем распиливается поверхность.
- Правильно подобрать ширину разрезов и их расположенность. В любом отдельно взятом случае требуется расчет, с учетом применяемых стройматериалов, нагрузки, которые будет испытывать пол и иные критерии.
Герметизация шва
Деформационные швы заполняют изолирующим материалом, далее наносится герметический состав. Для улучшения процесса уборки и обеспечения поддержки при разных типах нагрузки, шву необходима герметизация. Герметичность идеально предохраняет от попадания влаги, пыли и всевозможного мусора. Выбор пастообразной композиции подбирается в зависимости от среды эксплуатации и массы нагрузки. К примеру, если напольное покрытие постоянно моется либо по нему проезжает большегрузный транспорт, то тут эффективным будет твердый и эластичный герметический материал.
В производственных комплексах швы требуется заполнять специальным составом, который поддерживает шов и может выдерживать огромные нагрузки. Герметик следует наносить не ранее, чем через 28 дней, после заливания стяжки. Каждый шов перед процессом герметизации, требуется продуть от сора и пыли, при помощи аппарата с жатым воздухом и металлической щетки. Посредством специального процессора, в начале следует определить, не оставляет ли он в швах масляные образования.
Виды деформационных зазоров
Используемые швы, которые нарезаются в стяжке, могут иметь разную функциональную предназначенность. В зависимости от их целенаправленных задач будет определяться дальность между ними и конфигурация. Шов может быть использован для разных целей, например, для:
- Выполнения необходимой изоляции разнообразных конструкций при выполнении работ по строительству (стена, пол и так далее).
- Выполнения процессов компенсации возникающих усадочных явлений при создании раствора из бетона.
- Ограничения различных участков где выполнена стяжка.Технология нарезки деформационных швов
Перед тем, как нарезать усадочные швы, надо знать, что все они должны быть ровными. Специалист, выполняющий нарезку, должен знать, какова правильная глубь нарезки, последовательность швов. Также он должен уметь предотвращать быстрое изнашивание лезвия, если используется твердая бетонная смесь. Выполнение швов производится только после того, как бетонная смесь станет прочной, а иначе, материал можно нечаянно испортить лезвием, но, до этого, может произойти трещины. Нарезку в бетонном напольном покрытии лучше выполнять через сутки, но не позднее, трех суток после заключительной обработки.
Технология нарезки деформационных швов
Нарезка деформационных швов
Деформационные швы желательно нарезать на глубину 1/3 толщи стяжки, благодаря чему там создается пространство “слабины”. Месторасположение отдельно нарезанного элемента нужно замечать посредством мела по натянутой нитке, можно веревке. Ориентировка нарезки – линейка либо фанера.
Если нет желания переживать о растрескивании бетона, нужно нарезать каждый третий либо четвертый шов перед интервальным. Их выполнение должно происходить в аналогичной поочередности, в которой укладывается бетон. Что касается глубины, то она 1/3 толщи стяжки. Так, в этой глубине, создается место “слабины”, во время усадки бетона он трескается конкретно в этой зоне.
У краев возникшей трещины шершавая структура, благодаря чему не происходит вертикальное смещение швов, а растрескивание не станет увеличиваться и расширяться.
Как устанавливать изоляционный материал
Усадочные швы
Усадочные швы
Как правильно выполнять их нарезку? Они обязательно нарезаются по осям колонн и соединяются с углами швов, располагающиеся по всему периметру колонн. Дальность от колонны до шва по основанию должно быть в двух кратно толщине стяжки. Плиты напольной поверхности образованные усадочными швами, желательно делать равномерными, а лучше квадратной формы. Следует не допускать г-образных карт в два раза большей ширины.
Усадочные швы делаются ровными, без различных ответвлений, и в проходных местах размещаться на расстоянии, которое равняется ширине стяжки. У дорожек превышающих 360 см, должен иметься проходящий продольный шов по направлению длины к периметру. Во дворах строений промежутки между швами составляют 3 метра. Чем карта меньшего размера, тем менее появление внезапных растрескиваний. Усадочные швы делаются на наружных углах, чтобы избежать появления угловых трещин. Зона стяжки с острым углом, чаще трескается. Следует избегать острых углов, если нет возможности это сделать, то подоснову хорошо утрамбовывают. Для прочности стяжки ее проводят армирование прутами из стали.
Конусные швы
Их работа аналогична усадочным швам, однако они способствуют только горизонтальным подвижкам. Устанавливаются так: выполняется установка реек посреди глубины стяжки под углами по шву. Эти реи нельзя комбинировать со шпилечными.
Холодные технологические швы
В технологическом процессе полов из бетона в редких моментах стяжка заливается с перерывами больше, чем на 24 часа. Это предусматривается только в помещениях небольшой квадратуры и при непрерывной подаче бетонной смеси. Как правило, стяжка производится с интервалами для технологического застывания бетона до определенной прочности. Там где происходят стыки бетонов с разными периодами заливки, в обязательном порядке нарезаются холодные швы. Такие швы по правилам должны находиться с промежутком в 1,5 м от иных типов швов.
Края стяжки дляхолодных швов придают форму шипового соединения. Когда боковые выступы выполнены из деревянного материала, конус 30 градусов будет идеальным для стяжки слоем 20-30 см (категорически нежелательны конусы под углом 45 градусов). Согласно технологии завода изготовителя можно применять конусы из металла.
Изоляционные швы
Изоляционные швы
Способствуют движению стяжек в отношении колонн, стен и оснований. Изолирующий материал заполняет шов, он должен быть восприимчив к пластическим деформированиям без разрушения, то есть, он должен стягиваться. Шовную толщину нужно рассчитывать, учитывая величину линейного расширения стяжки. Как правило, шов толщиной 1,3 см. Изоляционные швы в основном заделывают герметичным составом, предварительно заготовленным волокном либо прочими аналогичными материалами. Укладка герметика следует до заливки бетона.
Для опытных строителей не является удивительным то, что бетон склонен к растрескиванию во время высыхания. К сожалению, и после того, как материал высохнет, он продолжает растрескиваться, что губительно для уже готового строительного сооружения. И если не произвести своевременную компенсацию образующихся напряжений, которые спровоцированы из — за усадочных расширений бетона, постройка начнет медленно разрушаться.
Видео нарезки деформационных швов
Остались вопросы? Задайте их нашему эксперту!
Самые интересные вопросы
Устройство деформационных швов | Системы деформационных швов Ancon HLD, DSD, ESD и HALFEN HSD
При строительстве железобетонных сооружений часто возникают дополнительные нагрузки вследствие усадки бетона. Чтобы ограничить величину такой нагрузки производят устройство температурно-усадочных швов. Как правило, соединение температурно-усадочных швов около 2-3 см, но более точно его определяют методом расчета.
Cистемы для деформационных швов Ancon
Cистемы для деформационных швов Ancon
HLD, DSD, ESD – это современное решение
для устройства подвижных соединений в
зоне температурно-усадочных швов
Преимущества системы для создания соединения
деформационных швов Ancon DSD, ESD, HLD:
- Высокие показатели передачи нагрузки
- Простота проектирования и армирования
- Легкий и быстрый монтаж
- Простая форма шва
- Экономия времени, затрат и пространства
- Коррозионная стойкость
- Долговечность
ООО «НПО «Энергомашсервис» предлагает анкеры и закладные детали для деформационных швов и установки их в железобетонные конструкции. Устройство деформационных швов происходит с помощью систем Ancon и Halfen.
Cистемы для деформационных швов Ancon могут использоваться в самых разных конструкциях при различных нагрузках, разной толщине плит и при разных размерах стыков. Устройство деформационных швов происходит с помощью 2 разновидностей систем Ancon
Системы соединения деформационных швов Ancon HLD и HLDQ. Для обеспечения высокой коррозионной стойкости системы Ancon HLD/HLDQ изготавливаются из нержавеющей стали и не требуют дополнительной защиты.
Характеристики:
- 7 стандартных размеров
- высокие показатели передачи нагрузки
от 24 кН до 500 кН - толщина плит от 160 мм – 600 мм при
ширине шва до 60 мм - нержавеющая сталь
- легкий и быстрый монтаж
- возможность продольного, поперечного
и углового перемещения стыка
Система для создания соединений деформационных швов Ancon (ESD,ESDQ, ED) и акустическая система Staisil служат для стыков с небольшими величинами нагрузок.
Акустическая система соединения деформационных швов Staisil Ancon разработана для передачи поперечной нагрузки с одновременным обеспечением шумоизоляции стыков бетонных конструкций. Она используется при устройстве деформационных и температурно-усадочных швов.
Cистемы для деформационных швов Halfen
Анкерное соединение Halfen для больших нагрузок служит для передачи поперечных нагрузок в произвольном направлении. Высокую несущую способность обеспечивает элемент, распределяющий нагрузку.
Анкерное соединение для больших нагрузок HALFEN HSD-CRET позволяет скольжение в направлении оси анкера. Обычно анкерные соединения служат для передачи поперечных нагрузок в произвольном направлении. Высокую несущую способность обеспечивает элемент, распределяющий нагрузку. В случае, если необходимо учитывать боковые нагрузки, необходимо использовать арматурное соединение для больших нагрузок HALFEN HSD-CRET V, которое позволяет также на передачу нагрузки в поперечном направлении. В этом случае реактивная сила переносится только в одном направлении.
Деформационные швы — Строительные СНИПы, ГОСТы, сметы, ЕНиР,
6.78. Температурно-усадочные швы в стенах каменных зданий должны устраиваться в местах возможной концентрации температурных и усадочных деформаций, которые могут вызвать недопустимые по условиям эксплуатации разрывы кладки, трещины, перекосы и сдвиги кладки по швам (по концам протяженных армированных и стальных включений, а также в местах значительного ослабления стен отверстиями или проемами). Расстояния между температурно-усадочными швами должны устанавливаться расчетом.6.79. Максимальные расстояния между температурно-усадочными швами, которые допускается принимать для неармированных наружных стен без расчета:
а) для надземных каменных и крупноблочных стен отапливаемых зданий при длине армированных бетонных и стальных включений (перемычки, балки и т.п.) не более 3,5 м и ширине простенков не менее 0,8 м — по табл. 32; при длине включений более 3,5 м участки кладки по концам включений должны проверяться расчетом по прочности и раскрытию трещин;
б) то же, для стен из бутобетона — по табл. 32 как для кладки из бетонных камней на растворах марки 50 с коэффициентом 0,5;
в) то же, для многослойных стен — по табл. 32 для материала основного конструктивного слоя стен;
г) для стен неотапливаемых каменных зданий и сооружений для условий, указанных в п. «а», — по табл. 32 с умножением на коэффициенты:
для закрытых зданий и сооружений — 0,7
для открытых сооружений — 0,6
д) для каменных и крупноблочных стен подземных сооружений и фундаментов зданий, расположенных в зоне сезонного промерзания грунта, — по табл. 32 с увеличением в два раза; для стен, расположенных ниже границы сезонного промерзания грунта, а также в зоне вечной мерзлоты — без ограничения длины.
Таблица 32
| Расстояние между температурными швами, м, при кладке | |||||
| Средняя температура наружного воздуха наиболее холодной пятидневки | из глиняного кирпича, керамических и природных камней, крупных блоков из бетона или глиняного кирпича | из силикатного кирпича, бетонных камней, крупных блоков из силикатного бетона и силикатного кирпича | |||
| на растворах марок | |||||
| 50 и более | 25 и более | 50 и более | 25 и более | ||
| Минус 40С и ниже | 50 | 60 | 35 | 40 | |
| Минус 30С и ниже | 70 | 90 | 50 | 60 | |
| Минус 20С и выше | 100 | 120 | 70 | 80 | |
| Примечания: 1. Для промежуточных значений расчетных температур расстояния между температурными швами допускается определять интерполяцией. 2. Расстояния между температурно-усадочными швами крупнопанельных зданий из кирпичных панелей назначаются в соответствии с инструкцией по проектированию конструкций крупнопанельных жилых домов. | |||||
6.80. Деформационные швы в стенах, связанных с железобетонными или стальными конструкциями, должны совпадать со швами в этих конструкциях. При необходимости в зависимости от конструктивной схемы зданий в кладке стен следует предусматривать дополнительные температурные швы без разрезки швами в этих местах железобетонных или стальных конструкций.
6.81. Осадочные швы в стенах должны быть предусмотрены во всех случаях, когда возможна неравномерная осадка основания здания или сооружения.
6.82. Деформационные и осадочные швы следует проектировать со шпунтом или четвертью, заполненными упругими прокладками, исключающими возможность продувания швов.
Определение размеров расширительных швов мостовидного протеза для перемещения · EMSEAL
Долговременная герметизация любого компенсирующего шва начинается с выбора герметизирующего материала с учетом движения в герметизируемом шве И учитываемой способности продукта к перемещению. В мостах это не исключение.
Ни один продукт не следует устанавливать, если движение неизвестно.
Ни один продукт не должен устанавливаться только на основании опубликованных данных о перемещении.
Если движение в данном компенсаторе моста не рассчитано или, что еще лучше, не зарегистрировано, шансов на долговечное уплотнение мало.
Есть два способа определить движение сустава:
- Путем фактического измерения с использованием «скретч-карты» или индикатора движения суставов,
- По расчету.
Скретч-карта или индикатор движения суставов:
Очень надежный способ определить движение сустава – прикрепить к конструкции индикатор движения сустава.
Это простое приспособление закреплено на одной стороне соединения и имеет штифт, который царапает отметку на другой поверхности, закрепленной на противоположной стороне соединения.
Это устройство может быть изготовлено в полевых условиях (как на рисунке слева) или может быть изготовлено и приклеено к конструкции.
Этот индикатор совместного движения был установлен на парапете моста инженерной бригадой MoDOT (Министерство транспорта штата Миссури). В этом случае винт с правой стороны устройства просто протравливает бетон.
Длина травления – это общее движение стыка с течением времени.
Данные о температурном диапазоне в течение отслеживаемого периода используются для расчета изменения на градус изменения температуры.
Теоретический расчет:
Перемещение в компенсационных швах можно рассчитать с использованием данных с месторождений в тех случаях, когда мост уже построен, или с использованием проектных чертежей.
Математическая формула для расчета перемещения стыка использует коэффициент расширения для плотного бетона (или другого более распространенного конструкционного материала) и другие факторы, такие как длина пролета с каждой стороны стыка, температурный диапазон, солнечное усиление и ограничение пролета.
Для расчета теоретических перемещений наиболее важными данными являются:
- Ширина зазора стыка при заданной температуре.
- Длина подвесных настилов (плит) с каждой стороны стыка.
- Может ли каждая колода двигаться (без ограничений) с обоих концов.
Перед поставкой материала BEJS (мостовой компенсатор) для герметизации стыка EMSEAL предоставляет на рассмотрение заказчика теоретические расчеты, основанные на информации, собранной в полевых условиях, а также на проектных чертежах моста.
Полевая информация собирается на «полевой карточке». С помощью инфракрасного термометра для подложки (слева) и измерительного колеса информация передается в EMSEAL с помощью фотографий и электронной почты.
Дополнительную информацию можно получить, отправив по электронной почте в EMSEAL Контрольный список для расширительных швов моста вместе с копиями проектных чертежей моста.
На основе этой информации можно произвести теоретический расчет движения. EMSEAL использует разработанную нами программу расчета перемещений компенсаторов.
Калькулятор обеспечивает прогнозируемое движение на основе использованных предположений и данных. Это прогнозируемое движение предоставляется инженерам, имеющим запись в проекте, для рассмотрения и проверки при установке материала для герметизации стыка.
Калькулятор также строит рассчитанное ожидаемое перемещение по температурному градиенту для использования при корректировке форм для установки или изменения размера отверстия в стыке, если работа выполняется при температуре, отличной от средней.
Что произойдет, если данные указывают на перемещение, превышающее способность к перемещению выбранного герметика для мостовидных компенсаторов?
В этом случае необходимо воспользоваться возможностью изменить размер соединения. Изменение размера стыка требует большей или меньшей работы в зависимости от того, является ли конструкция новой или модернизированной, а также от того, являются ли кромки стыка бетонными или армированными с помощью встроенных стальных уголков или рельсов.
Новое строительство:
В случае нового строительства перемещение не может быть измерено до постройки моста.Поэтому размер стыка будет полностью основываться на расчетах.
Правильно выполненные расчеты с учетом некоторого коэффициента запаса прочности и контроль формирования или настройки зазора стыка в зависимости от температуры обеспечат правильный подбор размеров.
Регулировка ширины формы на основе таблицы регулировки температуры, полученной инженером из данных расчета перемещений, гарантирует, что стык не будет слишком большим или слишком маленьким для выбранной технологии герметизации стыка.
Например, если расчеты определяют, что соединение должно быть 2 дюйма (50 мм) при средней температуре 56 ° F (13 ° C), а заливка соединения происходит при 95 ° F ( 35 ° C), необходимо будет использовать форму меньше 2 дюймов для установки ширины шва. Если этого не сделать, то ширина стыка в среднем будет больше проектной и предусмотренной в бюджете ширины.
Модернизация: бетонная кромка
В случае модернизации вышедших из строя швов бетонными краями изменение размера шва не является проблемой, поскольку обычно необходимо исправить края шва в любом случае.
В рамках этого проекта скошенные края бетона необходимо было распилить, выколоть и отремонтировать как часть замены компенсатора.
При добавлении нового арматурного стержня к блоку, формы устанавливаются, а ширина проверяется по температуре настила непосредственно перед заливкой быстротвердеющего эластомерного материала для выступов EMCRETE, который будет использоваться для восстановления кромок стыка.
Модернизация: стальная кромка
В случае настилов с армированными сталью кромками стыков изменение размера стыка, который оказался слишком маленьким для размещения любого герметика, представляет собой несколько более сложный процесс.
Это связано с тем, что необходимо удалить металлическую кромку или усиливающий уголок, по крайней мере, с одной стороны.
Если состояние стали нарушено снегоочистителями или сильно корродировало, лучше всего заменить сталь с обеих сторон отверстия стыка.
Если сталь в хорошем состоянии, то замена необходима только с одной стороны.
Изменение размера начнется с вырезания и удаления стальной кромки.
Образовавшаяся пустота или блокировка затем должна быть усилена новым арматурным стержнем, новая форма соответствующей ширины будет установлена на место, а блокировка заполнена подходящим материалом для ремонта или эластомерным материалом для выступа EMCRETE.
Итог
Будь то фактическое измерение с помощью индикатора перемещения шарнира или расчет, единственный способ обеспечить максимально возможный срок службы водонепроницаемого уплотнения компенсатора мостовидного протеза – это знать движение, которое будет происходить в данном соединении.
С помощью этой информации и с учетом подвижности продукта, который будет использоваться для герметизации стыка, можно определить порядок действий для формирования или изменения размера стыка.
Если стык правильно сформирован или изменен размер (с корректировкой в зависимости от температуры во время работы) в соответствии с материалом компенсатора, можно ожидать прочного водонепроницаемого стыка.
Благодаря прочному водонепроницаемому соединению можно защитить и сохранить дорогостоящие затраты на восстановление нижней части корродированных подшипников, балок и опор, чтобы избежать преждевременной необходимости повторного ремонта.
Глава 7. Совместные перемещения: методология расчетов, оценка данных и анализ тенденций – оценка итогового отчета о передаче совместной и трещинной нагрузки, май 2003 г.
Предыдущая | Содержание | След.
В рамках программы LTPP данные стыка жестких покрытий движение регулярно измеряется с помощью манометрических измерений на всех испытательных участках SMP.Этот Программа тестирования проводится периодически для изучения суточных и сезонных совместные движения. Эти данные предназначены для предоставления ценных структурных характеристики, необходимые для достижения целей программы LTPP. Этот В главе представлена процедура определения представительского перемещений от измерений расстояний между датчиками, собранными для LTPP SMP разделы. Затем следует оценка данных о совместных движениях. и анализ тенденций.
Измерения совместных движений
Измерения измерительных расстояний производятся на стыках секции LTPP SMP, для которых также собираются данные об отклонении FWD. Данные измерительного расстояния были загружены летом 2001 года из таблицы базы данных LTPP MON_JOINT_GAGE_DATA. Чтобы определить распределение температуры по всему слою PCC во время измерения измерительного расстояния, измерения температуры PCC были загружены из таблицы базы данных LTPP MON_DEFL_TEMP_VALUES.
Для жестких покрытий в программе SMP LTPP, три пары На каждом стыке устанавливаются манометры, где измеряются подвижности суставов:
- при внешний край плиты PCC.
- в мидлейн (центр полосы).
- в внутренний край плиты.
Любое изменение расстояния между датчиками указывает на изменение совместное открытие.
Градиенты температуры плиты PCC измеряются во время испытания на прогиб и совместное движение с интервалом 30 минут.Температуры PCC измеряются на расстоянии 25 мм (1 дюйм) от верха Поверхность PCC, на средней глубине слоя PCC и на расстоянии 25 мм (1 дюйм) от нижней поверхности слоя PCC. Была предпринята попытка исправить температурный режим. во время измерения габаритных расстояний. Поскольку время температуры измерения градиента не точно соответствуют времени изменения температуры измерения, температуры PCC во время измерения были получены интерполяция между ближайшими измерениями.
Оценка данных измерительных приборов
Всего из базы данных LTPP было извлечено 4279 записей. на 18 секций JCP. В извлеченные данные были изучены на предмет их согласованности и достоверности. Некоторый записи были исключены из анализа по следующим причинам:
- Неверно время или место проведения тестирования.
- Высокая вариативность измерений для разных датчиков в стыке.
Всего в анализе было использовано 3 278 записей.
Процедуры расчета совместного движения
Из данных измерения измерительного расстояния и температуры PCC данные измерений, относительные перемещения суставов и соответствующая температура PCC профили рассчитывались с использованием следующих процедур:
- Определите температуру ПКК во время манометрических измерений.
- Определите номер прохода для манометра.
- Определите опорное измерение.
- Определить изменение температуры PCC и соответствующее изменение раскрытия шва.
- Определите статистику движения сустава.
На рисунке 73 представлен обзор процесс расчета. Подробно обсуждается каждый из вышеперечисленных шагов. в следующих разделах.
Рисунок 73.Блок-схема общего процесса расчета совместного движения.
Шаг 1. Определите температуру ПКК во время манометрических измерений
Для оценки влияния изменения температуры PCC на сустав открытия, важно оценить температуру PCC во время измерения измерительного расстояния. С этой целью измерения температуры PCC, выполненные на том же участке в течение 30 минут до и после измерения измерительного расстояния, были обнаружены в таблице базы данных LTPP MON_DEFL_TEMP_VALUES.Если две или более записи температуры, измеренные до измерения с помощью манометра, были найдены, выбиралась та, которая была измерена в ближайшем месте к измерению с помощью манометра в ближайшее время. Если были обнаружены две или более записи температуры, измеренные после манометрических измерений, то одна, которая была измерена ближайшим было выбрано место для измерения манометра в ближайшее время. Если было выбрано всего две записи (одна до и одна после измерений), то температура PCC во время измерения манометром, T G , определялась с использованием следующего уравнения:
(24)
где:
– т г = время измерения манометра.
– т б = ближайшее время измерения температуры PCC перед временем измерения манометром.
– т а = ближайшее время измерения температуры PCC после времени измерения манометром.
– Т б = Температура PCC в момент времени t b .
– Т а = Температура PCC в момент времени t a .
Если только одна запись с измерением температуры либо ранее или после того, как измерения были найдены, тогда была назначена температура PCC.
Шаг 2. Определите номер прохода для манометра
Для расчета статистики изменения проема шва для Участки SMP LTPP, замеры измерительных расстояний сгруппированы по измерительным проходам. Каждому параметру измерения манометра и открывания стыка присвоены номера прохода манометра от 1 до 9. Использовалась следующая процедура:
- Сортировка всех извлеченных измерений измерительного расстояния по разделам, дате испытания, положению и времени испытания.
- Если измерение является первым измерением его положения для участка LTPP, проведенным в этот день, присвойте номер прохода манометра равным 1.
- Если измерение имеет тот же идентификатор секции LTPP, дату испытания и положение испытания, что и предыдущее измерение, и место испытания больше, чем место испытания для предыдущего измерения, присвойте тот же номер прохода датчика, что и для предыдущего измерения; в противном случае присвойте проходу манометра следующий по величине номер.
Шаг 3. Определите исходное измерение
По умолчанию для каждого участка измерения во время первого Результаты измерений в самый ранний день испытаний назначаются в качестве эталонных измерений.Однако, если эти измерения являются неполными или демонстрируют нереально большую разницу в изменении раскрытия стыка от разных датчиков на одном и том же стыке (что указывает либо на ошибку измерения, либо на значительное вращение плиты), то другой набор измерений следует назначить в качестве эталона, указав испытание. дата и проездной.
Шаг 4. Определите изменение температуры PCC и соответствующее изменение раскрытия стыка
Чтобы получить изменение в отверстии шва, соответствующий артикул Измерение манометра вычиталось из каждого измерения манометра.Кроме того, изменение измерения температуры сравнивалось с температурой во время вычисления эталонного манометра.
Потому что исследовали только равномерное извлечение / усадку сляба PCC В этом исследовании были сделаны попарные сравнения движений суставов, полученные с разных датчиков за одно и то же время теста. Если разница в перемещениях превышала допустимое значение 1 мм (0,039 дюйма), то запись исключалась из расчета статистики совместных перемещений.Был выбран порог в 1 мм (0,039 дюйма), поскольку он представляет собой высокий уровень ожидаемого изменения раскрытия шва в течение одного дня. Если измеренная величина изменения раскрытия стыка за одно и то же время стыка и испытания, но в разных местах стыка (внутренний край плиты, средняя полоса, внешняя кромка плиты) превышает это значение, то это указывает либо на ошибку измерения, либо на значительное вращение плиты дополнительно. добыче / сжатию. Исследование неравномерного раскрытия сустава не входило в задачу настоящего исследования.
Шаг 5. Определите статистику совместных перемещений
Для каждого прохода датчика среднее, минимальное, максимальное и стандартное Были определены отклонения суставных движений от всех датчиков во всех местах, а также среднее, минимальное, максимальное и стандартное отклонение изменения температуры PCC.
Дневное изменение совместного открытия
Собранные данные о измерительном расстоянии не позволяют определить абсолютное раскрытие сустава, но может использоваться для изучения изменений в раскрытии сустава, включая ежедневные изменения.Обычно несколько проходов FWD проводятся каждый день на участках SMP для изучения изменений, которые могут произойти в течение одного дня. Для многих из этих проходов были проведены измерения измерительного расстояния. В качестве примера на рисунке 74 представлены изменения в раскрытии швов для отдельных швов секции 274040 в мае 1997 г. по результатам трех серий измерений, выполненных в 10 часов утра, в полдень и в 14 часов. Измерения эталонного расстояния были произведены 18 октября 1993 г. Отрицательные значения движений в суставах указывают на то, что суставы были уже, чем во время эталонного измерения.6 мая 1997 года большинство суставов были максимально открыты в 10 часов утра. После 14 часов дня большинство суставов были более плотными, чем в 10 часов утра или в полдень.
Рисунок 74. Относительные изменения в совместном открытии секции 274040 6 мая 1997 г. по сравнению с совместным открытием в октябре 1993 г.
Для дальнейшего исследования ежедневных движений суставов, изменений в суставах. проем от первого до второго прохода измерения измерительного расстояния были рассчитаны за каждое посещение раздела.В таблице 18 представлены средние, минимальные и максимальные изменения. в совместном открытии для каждого раздела от нескольких посещений. На рисунке 75 показана частота Распределение этих изменений для гладкого бетонного покрытия без шва SMP (JPCP), секции SMP JPCP с дюбелями и усиленные соединения SMP секции бетонных покрытий (JRCP).
Анализ таблицы 18 и рисунка 75 показывает, что большинство всех рассчитанных изменений раскрытия швов находятся в разумных пределах. (менее 2 мм (0.078 дюймов)). Многие разделы показали положительные изменение раскрытия стыка, хотя температура PCC увеличивалась от первого до второго прохода для всех рассмотренных случаев, кроме одного. Например, наибольшее увеличение раскрытия шва, 1,70 мм (0,066 дюйма), наблюдалось на участке 370201 23 января 1996 г. Хотя тот день был относительно холодным для Северной Каролины (температура PCC составляла приблизительно 6 o ° C [42,8 o F]), температура действительно повысилась во время второго прохода примерно на 2 o C (35.6 или F). Нет Было найдено хорошее объяснение этому наблюдению.
Таблица 18. Изменения раскрытия шва при разных проходах измерений в один и тот же день измерений.
Раздел | Государство | Шарнир Тип | Тротуар Тип | Шарнир Расстояние | Изменение отверстия шва * (мм (дюймы)) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
Среднее | Макс. | Мин. | |||||
133019 | Грузия | с шпонками | JPCP | 6 | -0.04 | 0,04 | -0,27 |
183002 | Индиана | с шпонками | JPCP | 4.65 | -0,17 | 0,01 | -0,42 |
893015 | Квебек | с шпонками | JPCP | 5.91 | -0,09 | 0,00 | -0,17 |
040215 | Аризона | с шпонками | JPCP | 4.5 | -0,11 | 0,70 | -0,84 |
320204 | Невада | с шпонками | JPCP | 4.5 | -0,22 | –0,10 | -0,35 |
370201 | Н. Каролина | с шпонками | JPCP | 4.5 | 0,10 | 1,70 | -1,39 |
3 | Огайо | с шпонками | JPCP | 4.5 | -0,15 | 0,00 | -0,49 |
063042 | Калифорния | без жилья | JPCP | 4.65 | -0,18 | 0,00 | -0,34 |
313018 | Небраска | без жилья | JPCP | 4.65 | -0,15 | 0,05 | -0,44 |
493011 | Юта | без жилья | JPCP | 4.5 | -0,18 | 0,09 | -0,51 |
833802 | Манитоба | без жилья | JPCP | 4.5 | -0,23 | 0,05 | -0,64 |
274040 | Миннесота | с шпонками | JRCP | 8.1 | -0,21 | 0,18 | -1,06 |
364018 | Нью-Йорк | с шпонками | JRCP | 19.05 | -0,15 | 0,38 | -0,67 |
484142 | Техас | с шпонками | JRCP | 18.15 | -0,04 | 0,03 | -0,32 |
421606 | Пенсильвания | с шпонками | JRCP | 13.95 | -0,30 | 0,12 | -1,49 |
484143 | Техас | с шпонками | JRCP | 18.15 | -0,07 | 0,01 | -0,23 |
204054 | Канзас | без жилья | JRCP | 9 | -0,13 | 0,00 | -0,46 |
* положительные значения указывают на увеличение раскрытия шва
Анализ рисунка 75 также показывает, что заметная разница в распределении совместных движений между шпоночными JPCP и JRCP, хотя среднее расстояние между стыками последнего намного больше.Возможный объяснение заключается в том, что развитие трещин в средней панели в JRCP эффективно уменьшает расстояние между стыками JRCP. Также было замечено, что ежедневный совместный движения без шпоночных суставов были несколько ниже, чем в шпоночных. Нет Этому явлению было найдено разумное объяснение.
Рис. 75. Изменения раскрытия шва при разных проходах измерения в один и тот же день измерений.
Сезонное изменение совместного открытия
В этом исследовании данные о измерительном расстоянии использовались для оценки сезонных вариация в открытии швов.Чтобы уменьшить влияние суточной изменчивости раскрытия швов, учитывались только измерения с первого прохода манометрических измерений. Изменения раскрытия стыка по сравнению с эталонным измерением были сопоставлены с изменениями средней температуры ОКК по всей толщине плиты ОКК (среднее значение температуры ОКК на верхней поверхности, на нижней поверхности и в средней глубине). Затем для каждой секции SMP были подготовлены и проанализированы графики изменения раскрытия сустава в зависимости от изменения средней температуры PCC.Было обнаружено, что для нескольких секций могут существовать значительные изменения во взаимосвязи между перемещением сустава и температурой PCC, если значительный разрыв (несколько лет) в совместных измерениях проема существует. В этих случаях было назначено новое эталонное измерение для последующих изменений раскрытия стыка и температуры PCC. Наконец, для каждой секции была проведена линейная регрессия для изменения раскрытия стыка и изменения температуры PCC.
На рисунках 76–90 представлены некоторые тенденции, выявленные в этом изучение.Наблюдалась сильная корреляция между изменениями раскрытия стыка и изменениями температуры ОКК для секций 133019, 204054, 274040, 39024, 421606, 484142, 484143 и 493011. Для этих участков линейная регрессия между изменениями раскрытия стыка и изменениями температуры ОКК, которая привело к процентам. Таким образом, более 75 процентов изменений раскрытия швов можно объяснить изменениями температуры PCC. И наоборот, очень плохая корреляция была обнаружена для разделов 040215, 370201 и 893015 (см. Рисунки 76, 83 и 90).
Рисунок 76. Изменение раскрытия шва в зависимости от изменения температуры PCC, раздел 040215.
Рисунок 77. Изменение раскрытия шва в зависимости от изменения температуры PCC, раздел 063042.
Рисунок 78. Изменение раскрытия стыка в зависимости от изменения температуры PCC, раздел 133019.
Рис. 79. Изменение раскрытия стыка в зависимости от изменения температуры PCC, раздел 204054.
Рисунок 80. Изменение раскрытия стыка в зависимости от изменения температуры PCC, сечение 274040.
Рисунок 81. Изменение раскрытия шва в зависимости от изменения температуры PCC, раздел 313018.
Рисунок 82. Изменение раскрытия шва в зависимости от изменения температуры PCC, раздел 364018.
Рис. 83. Изменение раскрытия стыка в зависимости от изменения температуры PCC, раздел 370201.
Рисунок 84. Изменение раскрытия стыка в зависимости от изменения температуры PCC, раздел 3.
Рисунок 85. Изменение раскрытия стыка в зависимости от изменения температуры PCC, раздел 421606.
Рисунок 86. Изменение раскрытия стыка в зависимости от изменения температуры PCC, раздел 484142.
Рис. 87. Изменение раскрытия стыка в зависимости от изменения температуры PCC, раздел 484143.
Рисунок 88. Изменение раскрытия стыка в зависимости от изменения температуры PCC, раздел 493011.
Рисунок 89. Изменение раскрытия стыка в зависимости от изменения температуры PCC, раздел 833802.
Рисунок 90. Изменение раскрытия шва в зависимости от изменения температуры PCC, раздел 893015.
Наклоны линейных регрессий между изменениями сустава открытие и изменения температур PCC использовались для расчета коэффициента трения PCC / основы для каждой секции.
По данным Darter et al. (1977), изменение температуры PCC должно произвести следующее изменение в отверстии шва:
(25)
где:
– = изменение раскрытия шва.
– = изменение температуры PCC.
– б = коэффициент трения PCC / базовый.
– a = коэффициент теплового расширения PCC.
– L = эффективное расстояние между швами.
Коэффициент трения PCC / базовый регулирует неограниченное движение плиты в стыке до более низкого значения в результате трения основания плиты. Для данного сечения линейная зависимость между изменениями раскрытия шва и изменениями температуры ОКК имеет следующий вид:
(26)
где:
– k = наклон зависимости изменения температуры открытия стыка.
– b = точка пересечения этих отношений.
Если точка пересечения b игнорируется, то коэффициент трения может быть определяется из следующего соотношения:
(27)
Используя это соотношение, были определены коэффициенты трения. для участков с очень низкими перехватами в выявленных отношениях. Для участков, где расстояние между стыками превышало 6 м (20 футов), наличие рабочих поперечных трещин уменьшало эффективную длину плиты.Чтобы учесть этот эффект, для каждой плиты было назначено эффективное расстояние между швами, равное половине или одной трети. Эти расстояния представляют собой типичные расстояния между поперечными швами и трещинами в соединенных армированных покрытиях. В таблице 19 представлены результаты. этого анализа. Можно заметить, что только одна секция (133019) привела с очень низким коэффициентом трения. Для всех остальных сечений коэффициент трения колеблется от 0,34 до 0,8, что согласуется с результатами предыдущих исследований.
Таблица 19. Коэффициенты трения PCC / основания для секций SMP LTPP.
Раздел | Государство | Базовый тип | Коэффициент теплового расширения, мм / мм / o C (дюйм / дюйм / ° F) | Расстояние между стыками, м (фут) | Эффективное расстояние между стыками, м (фут) | Наклон k мм / o C (дюйм / ° F) | Коэффициент трения |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
133019 | Грузия | AGG | 1.00 (0,56) | 6,00 (19,68) | 6,0 (19,68) | 0,0068 (0,00015) | 0,11 |
204054 | Канзас | CTB | 1.09 (0,61) | 9,00 (29,52) | 4,5 (14,76) | 0,0111 (0,00024) | 0,40 |
274040 | Миннесота | AGG | 1.02 (0,57) | 8,10 (26,57) | 4,05 (13,28) | 0,0161 (0,00035) | 0,69 |
3 | Огайо | AGG | 0.95 (0,53) | 4,50 (14,76) | 4,5 (14,76) | 0,0194 (0,00043) | 0,81 |
421606 | Пенсильвания | AGG | 1.24 (0,69) | 13,95 (45,76) | 6,9 (22,63) | 0,0339 (0,00075) | 0,70 |
484142 | Техас | AGG | 0.95 (0,53) | 18,15 (59,53) | 6,0 (19,68) | 0,0111 (0,00024) | 0,35 |
484143 | Техас | CTB | 0.95 (0,53) | 18,15 (59,53) | 6,0 (19,68) | 0,0172 (0,00038) | 0,53 |
493011 | Юта | CTB | 0.95 (0,53) | 4,50 (14,76) | 4,5 (14,76) | 0,0139 (0,00031) | 0,58 |
833802 | Манитоба | CTB | 1.03 (0,58) | 4,50 (14,76) | 4,5 (14,76) | 0,0149 (0,00033) | 0,57 |
1 мм / мм / ° C = 0,56 дюйма / дюйм / ° F
1 мм / ° C = 0,22 дюйма / ° F
Влияние совместного открытия на LTE
Наконец, влияние изменения совместного открытия на LTE было проведенный.На рисунках с 91 по 108 показано совместное открытие в сравнении с LTE для секций LTPP SMP. Для каждого участка отдельно отображаются LTE от испытаний при уходе и заходе на посадку. Удивительно, но только две секции, 484142 и 484143, показали очень сильную взаимосвязь между LTE и совместным открытием (см. Рисунки 91-94). Два других раздела, 133019 и 493011, демонстрируют умеренно сильную взаимосвязь между совместным открытием и LTE (см. Рисунки с 95 по 98). Для всех остальных разделов были обнаружены очень слабые связи (см. Рисунки с 99 по 108).На данный момент преждевременно говорить, что вызвало эти плохие корреляции. Они могут быть объяснены ошибками измерения при раскрытии швов или влиянием факторов, в том числе скручиванием плиты PCC. Чтобы прояснить этот вопрос, необходимы дополнительные исследования.
Рисунок 91. Подход LTE к открытию стыка, раздел 484142.
Рисунок 92. Оставьте LTE по сравнению с открытием стыка, раздел 484142.
Рисунок 93.Подход LTE к совместному открытию, раздел 484143.
Рисунок 94. Оставьте LTE по сравнению с открытием шва, сечение 484143.
Рисунок 95. Подход LTE к открытию шва, разрез 133019.
Рисунок 96. Оставьте LTE по сравнению с открытием шва, сечение 133019.
Рис. 97. Подход LTE к открытию стыка, раздел 493011.
Рисунок 98. Оставьте LTE по сравнению с открытием стыка, сечение 493011.
Рисунок 99. Подход LTE к открытию шва, разрез 274040.
Рисунок 100. Оставьте LTE по сравнению с открытием стыка, сечение 274040.
Рисунок 101. Подход LTE к открытию стыка, разрез 364018.
Рисунок 102.Оставить LTE по сравнению с открытием шва, раздел 364018.
Рисунок 103. Подход LTE к открытию стыка, раздел 370201.
Рисунок 104. Оставьте LTE по сравнению с открытием стыка, раздел 370201.
Рисунок 105. Подход LTE к совместному использованию. проем, участок 3.
Рис. 106. Оставьте LTE по сравнению с открытием стыка, раздел 3.
Рисунок 107. Подход LTE к открытию шва, разрез 893015.
Рисунок 108. Оставьте LTE по сравнению с открытием стыка, сечение 893015.
Предыдущая | Содержание | След.
Деформационные швы для установки отливки | Ф.С. Сперри
Расширительные муфты для установки отливки
Если у вас установлен литейный элемент, способность вашего подрядчика по огнеупору правильно рассчитать расширение имеет важное значение для получения ожидаемого срока службы огнеупора.Никогда не весело изучать это на собственном горьком опыте (как это сделали инженеры на фотографии выше) – неправильные расчеты могут заставить вас заменить материал слишком рано после установки, что приведет к простоям и затратам на замену.
Новые материалы требуют новых расчетов
Раньше при установке огнеупорных материалов было обычным делом использовать определенные «эмпирические» расчеты расширения. Сегодня ситуация изменилась благодаря созданию новых огнеупорных материалов и более глубокому пониманию того, как эти материалы реагируют в различных условиях нагрева и охлаждения.
Производимые сегодня огнеупоры (и даже пластмассы) не демонстрируют «ползучести», присущей более старым версиям этих материалов. По сути, старые материалы были менее жесткими и обладали большей отдачей, что позволяло им компенсировать тепловое расширение. Многие из новых материалов более жесткие, потому что сырье сегодня более чистое и значительно более плотное. Это приводит к тому, что они становятся более жесткими при рабочей температуре, что делает более важным выполнение точных расчетов расширения при создании тепловой футеровки.
Два типа расширения
В нашей отрасли также существует некоторая путаница в отношении различных типов расширения. Два основных типа:
- Постоянное линейное изменение
- Тепловое расширение
Постоянное линейное изменение возникает в результате изменения размеров после первоначального обжига. Это однократное явление, которое происходит, когда материал возвращается к температуре окружающей среды. Эти цифры содержатся в технических паспортах огнеупора и могут быть как положительными, так и отрицательными, в зависимости от материала и температуры, до которой материал обжигался.
Температурное расширение отличается, поскольку выражается в дюймах на дюйм на градус Фаренгейта. Это означает, что материал может показывать отрицательное постоянное линейное изменение, но все же расширяться во время отжига или при рабочих температурах. Точное прогнозирование теплового расширения – это отчасти искусство, а отчасти наука; При расчетах необходимо учитывать, устанавливается ли бетон на стене, крыше или очаге, а также в закрытом или открытом пространстве, поскольку все эти факторы влияют на чистое изменение.
4 параметра для расчета компенсатора
Для расчета припуска на деформационные швы в монолитных огнеупорных конструкциях необходимо оценить следующие четыре параметра:
1. Коэффициент расширения разливаемого материала, который является известной константой
2. Постоянное линейное изменение отливки
3. Температура, которой будет подвергаться отливка
4. Длина любого размера Бросок, который сдерживают
Всегда задавайте вопросы!
Цель этого объяснения не состоит в том, чтобы научить вас точно рассчитывать правильный компенсатор для вашей установки; это выходит далеко за рамки этой короткой статьи.Вместо этого наша цель – дать вам некоторую справочную информацию о важности компенсаторов и некоторых ключевых факторах, которые ваш подрядчик по огнеупорам должен оценить перед установкой вашего литого изделия.
Задайте эти вопросы до начала работы или даже до того, как вы выберете подрядчика. В отрасли много путаницы по поводу расширения, и неправильные расчеты могут стоить вам много денег в будущем.
Расчет анкерных нагрузок и требования к расстоянию между направляющими
Если вы не будете направлять, ваши суставы не протянут.При неправильном направлении суставы могут чрезмерно растянуться, что приведет к значительным повреждениям. Это означает, что необходимо будет заменить шарнир. Избегайте этого, посмотрев видео, представленное Metraflex ниже. Джим Клаусс подробно рассказывает о том, как правильно рассчитывать расчеты нагрузки на анкеры и требования к расстоянию между направляющими, чтобы все прошло гладко и прослужило соответствующий срок.
Вот несколько наших выводов:
- Есть три основные нагрузки, которые составляют вашу анкерную нагрузку:
Усилие давлением
– Это часто самая большая из нагрузок, но ее также часто упускают из виду.
– Найдите это, вычислив площадь «среднего» диаметра сильфона.Нагрузка отклонения (нагрузка пружины)
– Сила, необходимая для изгиба гофрированного сильфона из нержавеющей стали.
– Найдите это, определив жесткость пружины вашего сустава и умножив ее на его полное движение.Сопротивление трению
– Сила, необходимая для преодоления трения любых подвесов и направляющих в системе трубопроводов.
– Умножьте общий вес трубы и жидкости внутри на 0.3. - Metraflex проверил их, рассчитав ахорную нагрузку для 6 дюймов Sch. 40 углеродистая сталь с Metragator:
- Например, Metragator 6 дюймов 150 фунтов с осевым перемещением 4 дюйма имеет эффективную площадь 58,9 дюйма² и жесткость пружины 269 фунтов / дюйм.
- Чтобы найти давление тяги, мы умножаем 58,9 на испытательное давление 150 фунтов на квадратный дюйм и получаем 8 835 фунтов.
- Чтобы найти жесткость пружины, мы умножаем 269 x 4 (перемещение компенсатора) и получаем 1076 фунтов.
- Чтобы найти сопротивление трению, мы умножаем вес трубы из углеродистой стали на вес, наполненный водой (31,49) фунта. на фут) на длину 250 футов умножить на 0,3, чтобы найти 2361,75 фунта.
- Сложите эти три ответа вместе, и вы получите 12 272,75 фунта.
- Например, Metragator 6 дюймов 150 фунтов с осевым перемещением 4 дюйма имеет эффективную площадь 58,9 дюйма² и жесткость пружины 269 фунтов / дюйм.
- При определении требований к пространству направляющих следует использовать универсальную направляющую от Ассоциации производителей компенсаторов, которая называется «Концентрические направляющие расстояния для труб».
- Если это криволинейная труба, то направляющая для прямых труб не применяется, есть дополнительные нагрузки.
- Если вам нужен быстрый ответ, сократите расстояние между направляющими вдвое.
- Руководство также не распространяется на подступенки.
4. ЗАПРЕЩАЕТСЯ тестировать вашу систему, если все направляющие и анкеры не установлены должным образом.- Такое случается, поэтому перед тестированием убедитесь, что все установлено правильно.
Если у вас есть какие-либо вопросы о продуктах Metraflex или приложениях для проектов, вам следует связаться с представителем местного производителя.
Расширение и поддержка трубы | Спиракс Сарко
Расширительные элементы
Расширительный фитинг («C», рисунок 10.4.4) – это один из способов компенсации расширения. Эти фитинги размещаются внутри линии и предназначены для компенсации расширения без изменения общей длины линии. Их обычно называют компенсирующими сильфонами из-за сильфонной конструкции компенсирующей втулки.
Другие расширительные фитинги могут быть изготовлены из самого трубопровода.Это может быть более дешевый способ решить проблему, но для установки трубы требуется больше места.
Полный цикл
Это просто один полный оборот трубы, и на паропроводах его предпочтительно устанавливать в горизонтальном, а не вертикальном положении, чтобы предотвратить накопление конденсата на стороне входа.
Сторона, выходящая по потоку, проходит ниже по потоку, поэтому необходимо внимательно следить за тем, чтобы она не была установлена неправильно, поскольку в нижней части может скапливаться конденсат.Когда полные петли должны устанавливаться в ограниченном пространстве, необходимо следить за тем, чтобы петли неправильной формы не поставлялись.
Полный контур не создает силы, противодействующей расширению трубопроводов, как в некоторых других типах, но при давлении пара внутри контура возникает небольшая тенденция к раскручиванию, что создает дополнительную нагрузку на фланцы.
Эта конструкция сегодня используется редко из-за места, занимаемого трубопроводами, и теперь более доступны патентованные сильфоны расширения.Однако крупные потребители пара, такие как электростанции или предприятия с большими внешними распределительными системами, по-прежнему склонны использовать расширительные устройства с полным контуром, поскольку обычно имеется пространство и относительно невысокая стоимость.
Подковообразная или лировая петля
Иногда используется этот тип при наличии свободного места. Лучше всего укладывать ее горизонтально, чтобы петля и основная часть находились в одной плоскости. Давление не приводит к раздуванию концов петли, но имеет очень небольшой эффект распрямления.Это связано с конструкцией, но не вызывает смещения фланцев.
Если какое-либо из этих устройств оснащено петлей, расположенной вертикально над трубой, то точка слива должна быть предусмотрена на стороне входа, как показано на рисунке 10.4.8.
Петли расширения
Расширительный контур может быть изготовлен из отрезков прямых труб и колен, приваренных к стыкам (рисунок 10.4.9). Указание на расширение трубы, которое может вместить эти узлы, показано на Рисунке 10.4.10.
Из рисунка 10.4.9 видно, что глубина петли должна быть в два раза больше ширины, а ширина определяется из рисунка 10.4.10, зная общую величину расширения, ожидаемую от труб по обе стороны петли.
Шарнир скользящий
Иногда они используются, потому что они занимают мало места, но важно, чтобы трубопровод был жестко закреплен и направлялся в строгом соответствии с инструкциями производителя; в противном случае давление пара, действующее на площадь поперечного сечения муфтовой части соединения, имеет тенденцию разрывать соединение в противовес силам, создаваемым расширяющимися трубопроводами (см. Рисунок 10.4.11). Несоосность приведет к изгибу скользящей втулки, а также может потребоваться регулярное обслуживание сальника.
Сильфонный компенсатор
Компенсирующий сильфон, рис. 10.4.12, имеет то преимущество, что не требует уплотнения (как и тип скользящего соединения). Но у него есть те же недостатки, что и у скользящего соединения, поскольку давление внутри имеет тенденцию расширять фитинг, следовательно, анкеры и направляющие должны выдерживать эту силу.
Сильфон может включать ограничительные стержни, которые ограничивают чрезмерное сжатие и чрезмерное удлинение элемента. В нормальных условиях эксплуатации они могут мало функционировать, поскольку большинство простых сильфонов способны выдерживать небольшие поперечные и угловые перемещения. Однако в случае выхода из строя анкера они ведут себя как стяжные шпильки и сдерживают силы тяги давления, предотвращая повреждение агрегата и одновременно снижая возможность дальнейшего повреждения трубопроводов, оборудования и персонала (Рисунок 10.4.13 (б)).
Там, где ожидаются большие силы, в устройство следует встроить какую-либо дополнительную механическую арматуру, например, шарнирные распорки (рисунок 10.4.13 (c)).
В зависимости от относительного положения анкеров и направляющих сильфона всегда существует несколько способов компенсации относительного движения между двумя смещенными в поперечном направлении трубами. С точки зрения предпочтения осевое смещение лучше углового, которое, в свою очередь, лучше бокового. По возможности следует избегать угловых и боковых движений.
Рисунки 10.4.13 (a), (b) и (c) дают приблизительное представление о влиянии этих движений, но при любых обстоятельствах настоятельно рекомендуется получить консультацию специалиста от производителя сильфона относительно любых установка сильфона компенсатора.
Растяжные петли для стальных труб
Расширительные петли – это распространенный способ компенсации температурного расширения и сжатия в стальных трубах. Расширительные петли могут быть изготовлены из стандартных труб и колен.
| Приблизительная расширительная способность (мм) | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Номинальный размер трубы (мм) | Ширина петли расширения – w – (м) .5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | |||||||
| 25 | 35 | 130 | ||||||||||
| 40 | 20 | 70 | 150 | |||||||||
| 50 | 65 | 125 | 200 | 7 | 125 | 200 | 748 | 48 | 48 | 150 | 220 | |
| 80 | 40 | 75 | 125 | 190 | ||||||||
| 100 | 35 | 65 | 115 | 65 | ||||||||
9000 3
Калькулятор компенсатора расширения U-образных изгибов
Метрические единицы
Этот калькулятор можно использовать для расчета необходимой ширины и высоты компенсатора расширения U-образных изгибов.
S – Длина расширяющейся трубы (м)
Коэффициент расширения (10 -6 м / м o C)
Начальная температура ( o C)
Конечная температура ( o C)
Наружный диаметр трубы (мм)
Имперские единицы
S – Длина расширяющейся трубы (футы)
Коэффициент расширения (10 -6 дюймов / дюйм o F)
Начальная температура ( o F)
Конечная температура ( o F)
Наружный диаметр трубы (дюймы)
- Сделайте ярлык для этого калькулятора у себя Домашний экран?
Калькулятор компенсатора расширения Z-образных изгибов
Метрические единицы
Этот калькулятор можно использовать для расчета необходимого смещения в компенсаторе расширения Z-образных изгибов.
S – Длина расширяющейся трубы (м)
Коэффициент расширения (10 -6 м / м o C)
Начальная температура ( o C)
Конечная температура ( o C)
Наружный диаметр трубы (мм)
Имперские единицы
S – Длина расширяющейся трубы (футы)
Коэффициент расширения (10 -6 дюймов / дюйм o F)
Начальная температура ( o F)
Конечная температура ( o F)
Наружный диаметр трубы (дюймы)
L-образные изгибы Компенсатор расширения
Калькулятор
Метрические единицы
Этот калькулятор можно использовать для расчета необходимого смещения в компенсаторе расширения Z-образных изгибов.
S max – Длина самой длинной расширяющейся стойки (м)
Коэффициент расширения (10 -6 м / м o C)
Начальная температура ( o C)
Конечная температура ( o C)
Наружный диаметр трубы (мм)
Имперские единицы
Этот калькулятор можно использовать для расчета необходимого смещения в компенсаторе расширения Z-образных изгибов.
S max – Длина самой длинной расширяющейся опоры (футы)
Коэффициент расширения (10 -6 дюймов / дюйм o F)
Начальная температура ( o F)
Конечная температура ( o F)
Наружный диаметр трубы (дюймы)
Основы проектирования компенсаторов трубопровода
Гибкость трубопроводов
Все материалы расширяются и сжимаются при изменении температуры.В случае трубопроводных систем это изменение размеров может вызвать чрезмерные напряжения во всей трубопроводной системе и в фиксированных точках, таких как резервуары и вращающееся оборудование, а также внутри самого трубопровода.
Петли для труб
Петли для труб могут добавить требуемую гибкость к системе трубопроводов, если позволяет пространство, однако необходимо учитывать первоначальную стоимость дополнительных труб, колен и опор. Кроме того, повышенные непрерывные эксплуатационные расходы из-за падения давления могут быть результатом сопротивления трения текучей среды через дополнительные колена и трубу.В некоторых случаях диаметр трубы необходимо увеличить, чтобы компенсировать потери из-за падения давления.
Практичным и экономичным средством достижения гибкости трубопроводной системы при компактной конструкции является применение компенсаторов. Самая эффективная система трубопроводов – это самая короткая система с прямым маршрутом, и это возможно благодаря компенсаторам.
Деформационные швы представляют собой отличное решение для изоляции осадки, сейсмического прогиба, механической вибрации и передачи звука, производимого вращающимся оборудованием.
Металлические сильфонные компенсаторы состоят из гибкого сильфонного элемента, соответствующих концевых фитингов, таких как фланцы или концы под приварку встык, чтобы обеспечить соединение с соседними трубопроводами или оборудованием, а также других принадлежностей, которые могут потребоваться для конкретного применения.
Конструкция сильфона
Сильфон изготавливается из относительно тонкостенных трубок, образующих гофрированный цилиндр. Гофры, обычно называемые извилинами, добавляют структурное усиление, необходимое для того, чтобы тонкостенный материал выдерживал давление в системе.Разработчик сильфона выбирает толщину и геометрию свертки для создания конструкции сильфона, которая приближается, а часто превышает способность прилегающей трубы удерживать давление в системе при указанной расчетной температуре.
Гибкость сильфона достигается за счет изгиба боковых стенок свертки, а также изгиба в пределах радиуса гребня и основания. В большинстве случаев требуется несколько витков, чтобы обеспечить достаточную гибкость, чтобы приспособиться к ожидаемому расширению и сжатию системы трубопроводов.
Возможности движения
Осевое сжатие: Уменьшение длины сильфона из-за расширения трубопровода.
Осевое удлинение: Увеличение длины сильфона из-за сжатия трубы.
Угловое вращение: Изгиб относительно продольной центральной линии компенсатора.
Боковое смещение: Поперечное перемещение, перпендикулярное плоскости трубы, при этом концы компенсатора остаются параллельными.
Кручение: Скручивание вокруг продольной оси компенсатора может сократить срок службы сильфона или вызвать выход из строя компенсатора, и его следует избегать. Компенсационные швы не должны располагаться в какой-либо точке системы трубопроводов, которая может создавать крутящий момент на компенсационный шов в результате теплового изменения или осадки.
Срок службы
В большинстве случаев конструктивные движения вызывают отклонение отдельных витков за пределы их пределов упругости, вызывая усталость из-за пластической деформации или текучести.Один цикл перемещения происходит каждый раз, когда компенсатор отклоняется от установленной длины до рабочей температуры, а затем снова возвращается к исходной монтажной длине.
В большинстве случаев полные отключения происходят нечасто, поэтому сильфона с прогнозируемым сроком службы в одну или две тысячи циклов обычно достаточно для обеспечения надежной усталостной долговечности в течение десятилетий нормальной эксплуатации. Для сервисных приложений, которые включают частые циклы включения / выключения, могут быть желательны конструкции с большим циклом эксплуатации.Конструктор сильфона учитывает такие переменные конструкции, как тип материала, толщину стенки, количество витков и их геометрию, чтобы получить надежную конструкцию для предполагаемой службы с подходящей ожидаемой продолжительностью жизненного цикла.
Искривление
Сильфон с внутренним давлением ведет себя аналогично тонкой колонне при сжимающей нагрузке. При некоторой критической концевой нагрузке колонна изгибается, и аналогичным образом при достаточном давлении сильфон с внутренним давлением, установленный между фиксированными точками, также изгибается или изгибается.
Извилистость сильфона характеризуется значительным поперечным смещением извилин от продольной средней линии. Изгиб сильфона может сократить срок службы или, в крайнем случае, вызвать катастрофический отказ.
Чтобы избежать изгиба, разработчик сильфона должен ограничить способность перемещения и гибкость до уровня, который гарантирует, что сильфон сохраняет консервативный запас устойчивости колонны сверх требуемого расчетного давления.
Концевые фитинги
Компенсирующие муфты будут включать соответствующие концевые фитинги, такие как фланцы или концы под приварку, которые должны соответствовать требованиям к размерам и материалам прилегающей трубы или оборудования.Компенсаторы малого диаметра доступны с наружной резьбой, концами под приварку или медными концами. Резьбовые фланцы могут быть добавлены к компенсаторам на резьбовых концах, если предпочтительнее фланцевое соединение.
Принадлежности
Вкладыши потока устанавливаются во входное отверстие компенсатора для защиты сильфона от эрозионного повреждения из-за абразивной среды или резонансной вибрации из-за турбулентного потока или скоростей, которые превышают:Для воздуха, пара и других газов
- Диаметр до 6 дюймов.- 4 фута / сек / дюйм диаметра
- Диаметр более 6 дюймов. -25 фут / сек
Для воды и других жидкостей
- Диаметр до 6 дюймов. – 2 фут / сек / дюйм диаметра
- Диаметр более 6 дюймов. -10 фут / сек.
Компенсирующие муфты, которые устанавливаются в пределах десяти диаметров трубы после колен, тройников, клапанов или циклонных устройств, следует рассматривать как подверженные турбулентности потока. Фактическую скорость потока следует умножить на 4, чтобы определить, требуется ли лайнер в соответствии с приведенными выше рекомендациями.Фактические или учтенные скорости потока всегда должны включаться в расчетные данные, особенно поток, превышающий 100 футов / сек. которые требуют толстых футеровок.
Наружные крышки устанавливаются на одном конце компенсатора, обеспечивая защитный экран по всей длине сильфона. Крышки предотвращают прямой контакт с сильфоном, обеспечивая защиту персонала, а также защиту сильфона от физических повреждений, таких как падающие предметы, брызги сварочного шва или разряды дуги.Крышки также являются подходящей основой для внешней изоляции
, которая может быть добавлена поверх компенсационного шва. Некоторые изоляционные материалы, если они влажные, могут выщелачивать хлориды или другие вещества, которые могут повредить сильфон. Анкерные стержни исключают осевое давление и необходимость в основных анкерах, необходимых в системе трубопроводов без ограничений.