Толщина плиты: толщина, расчет высоты слоя для дома

Содержание

Толщина фундаментной плиты для двухэтажного дома

Толщина монолитной плиты фундамента.

Важность фундамента сложно переоценить. От толщины опоры любого здания зависит его устойчивость и срок службы.

Любому проекту застройки должен предшествовать этап проектирования, когда учитываются все условия участка: тип почвы, климатические особенности, ландшафт и другие нюансы. Обязательно в расчете учитывается масса будущего дома. Вес двухэтажной постройки будет давить на фундамент с одной силой, масса же одноэтажного строения будет сильно отличаться. Именно несущая нагрузка фундамента выступает ключевым критерием при определении толщины монолитной плиты.

Особенности монолитной фундаментной конструкции.

Суммарный вес двухэтажного дома можно назвать весьма существенным, поэтому опора его должна быть надежной и крепкой. Монолитная плита позволит равномерно распределить всю массу постройки, а ее строительство доступно даже начинающему строителю. Любому проекту обязательно должен предшествовать грамотный расчет нагрузки.

Толщина фундаментной плиты для двухэтажного дома.

Плитное основание в разрезе.

Альтернативой монолитному плитному фундаменту является конструкция из железобетонных блоков, которые дополнительно армируют прутками для усиления прочности. Однако, монолитный тип опоры более популярен у частных застройщиков по причине несложного монтажа и доступности основных компонентов.

Плита может иметь небольшое или сильное заглубление, зависит этот показатель от этажности будущего дома. Мелкозаглубленный монолитный фундамент имеет 60-см заглубление. Но здесь есть существенное замечание: касается это утверждение лишь идеальных по своей структуре грунтов. Иногда специфика почвы заставляет мастера даже под баню устраивать прочный фундамент, глубоко уходящий вглубь грунта.

Резюме: устройство монолитной плиты избавляет владельцев недвижимости от возможных проблем с замерзанием почвы, подтоплением и нестабильностью грунтовой структуры.

Как рассчитать толщину фундаментной плиты.

Чтобы правильно выполнить расчет толщины плиты, необходимо располагать следующими данными:

  • предельная точка промерзания почвы;
  • структура грунта;
  • глубина залегания подземных вод.

Самый простой расчет заглубления фундамента – к точке промерзания прибавляется 60 см. Актуальность монолитной плиты в рои опоры дома возрастает на пучинистых и часто подтопляемых грунтах. Технология строительства такого фундамента по вложенным средствам существенно отличается от возведения столбчатого или ленточного основания.

Толщина фундаментной плиты для дома.

Армирование монолитной плиты — обязательный этап фундаментных работ.

Конструкция фундаментной плиты дома собирается по типу пирога:

1) две сетки из арматуры закладываются на 7-см удалении;

2) поверх, снизу и между сетками устраивается слой из бетона, по бокам армирующего каркаса отступается до 5-ти см;

3) диаметр сечения арматурных прутьев должен превышать 120 мм.

Базовая толщина монолитной фундаментной плиты, исходя из вышеприведенных правил, равна 21,8 см.

Основные преимущества плитного основания.

Монолитная технология фундаментного строительства обладает рядом преимуществ:

  • платформа одно- или двухэтажного дома слабо подвержена деформации, естественной усадке и прочим негативны фактора внешней среды;
  • толщина фундамента прочно защищает первый этаж от подтопления, поэтому допускается возможность устройства дополнительного цокольного этажа;
  • сложность строительства доступна даже начинающему мастеру, главное – правильно произвести расчет суммарной нагрузки на опору дома.

Устройство подушки под плитный фундамент.

Расчет необходимо выполнять не только для монолитной плиты, но и для подушки под нее. Самый безопасный с точки зрения профессиональных строителей – песчаный тип почвы, он менее всего подвержен деформациям.

Пучинистые, глинистые почвы с близко подходящими к поверхности земли водами сильно подвергаются не только подтоплению, но и морозному пучению. Разница в уровне расположения фундамента летом можно отличаться от аналогичного параметра весной или осенью до 15 см.

Если первоначальный расчет толщины опоры дома выполнен некорректно, то плита может и не справиться с сезонными нагрузками. Самое страшное, что может произойти – трещина основания и перекос всего здания.

Толщина фундаментной плиты.

Внешний вид плитной фундаментной конструкции.

В чем заключается задача песчаной подушки под плитой? Она мягко распределяет вес здания и препятствует проникновению излишней влажности к плите.

В среднем толщина подложки из песка составляет от 200 до 600 мм. Грунт под подушку подготавливается следующим образом:

  • технология устройства песчаного слоя предполагает использование крупнофракционного песка без мусора и посторонних включений;
  • предотвратить смешивание материала подушки с грунтом можно прокладкой геотекстиля;
  • песчаная прослойка обязательно увлажняется и уплотняется до ровного основания;
  • когда данные работы завершены, можно переходить к строительству бетонной плиты.

Некоторые секреты строительства.

Фундамент двухэтажного дома нуждается в обязательной защите от влаги, для чего проводится серия гидроизоляционных процедур. Неграмотное строительство визуально определяется после первой зимы эксплуатации здания. Если расчет нагрузки выполнен с ошибками или фундамент не имеет гидроизоляции, основание здания может «повести» со всеми известными печальными последствиями.

При отсутствии навыков в строительной области и знаний геофизических характеристик грунтов необходимо обращаться к профессионалам, которые не бескорыстно помогут составить проект застройки и буду нести ответственность за исходные данные.

Монолитный плитный фундамент: расчет, толщина и особенности.

Нужна помощь на стройке?

Плитный фундамент – сплошное основание из армированного бетона, которое укладывается под всей площадью здания. Фундаменты данного типа очень прочные и оказывают наименьшее давление на грунт. Но указанными преимуществами может обладать только тот плитный фундамент, толщина которого рассчитана с учетом характера грунта, глубины закладки и нагрузок, которые будет нести само основание во время его эксплуатации.

Особенности расчета толщины плитного фундамента.

При проведении расчета толщины монолитной фундаментной плиты необходимо учитывать следующие величины:

  • промежуток между арматурными сетками;
  • толщина бетонного слоя над верхней и под нижней арматурной сеткой;
  • толщина арматуры.

Самый простой расчет толщины плитного фундамента осуществляется путем суммирования всех этих показателей, при этом оптимальным значением принято считать толщину плиты в 20-30 см. Конечный результат расчета во многом определяется составом грунта и равномерностью залегания пород.

Помимо габаритов плиты основания при обустройстве фундамента необходимо учитывать ширину дренажного слоя и песчаной подушки. Для установки плитного фундамента снимается верхний слой грунта и роется котлован глубиной около 0,5 м. Данная величина определяется с учетом того, что щебень укладывается слоем примерно в 20 см, песок – около 30 см.

В итоге простого суммирования получается, что минимальная толщина всего плитного фундамента не может быть меньше 60 см. Но этот показатель может значительно варьироваться в зависимости от изменений характеристик грунта и веса всей будущей постройки, под которую данное основание сооружается.

Так, плитный фундамент для кирпичного здания должен быть на 5 см толще такого же основания для постройки из пенобетона. При этом при наличии второго этажа в кирпичном доме толщина монолитной фундаментной плиты возрастает до 40 см (или больше — в зависимости от веса и конфигурации строения), а при строительстве двухэтажной постройки из пенобетона – как минимум до 35 см. Данные цифры приведены в качестве примера для понимания того, насколько толщина плитного основания зависит от типа постройки, под которую оно закладывается. Точные показатели для конкретного здания определяются путем расчетов, которые рекомендуется поручать специалистам.

Зачем измерять толщину плитного фундамента.

Толщина фундаментной плиты для двухэтажного дома.

Все указанные расчеты должны выполнятся в соответствии с нормами соответствующих СНиП и ГОСТ.

Зная, какая толщина плитного фундамента наиболее подходит для сооружаемой постройки, можно не только обеспечить прочное основание под строящееся здание, но и определить количество необходимых материалов для его закладки.

Помимо толщины для расчета плитного фундамента нужно определить:

  • периметр (длину всех сторон) основания;
  • площадь плиты, включая термо- и гидроизоляцию;
  • площадь боковой поверхности;
  • количество бетона;
  • вес бетона;
  • нагрузку на почву;
  • диаметр арматуры в сетке;
  • диаметр вертикальных прутьев арматуры;
  • размер ячейки сетки;
  • нахлест арматуры;
  • общую длину арматурных прутьев;
  • общий вес арматуры.

Для расчета количества бетона, необходимого для заливки плитного фундамента, из общего объема вычитается объем закладываемой термоизоляции.

Подушка под плитный фундамент: определяем толщину.

Подушка под плитное основание укладывается по всей площади. Она состоит из слоя щебня и слоя песка, которые наносятся на предварительно выровненное дно котлована. Сначала насыпается щебень, как правило, слоем в 20 см, а затем песок – слоем в 30 см. Таким образом, наиболее распространенная толщина подушки под плитный фундамент составляет примерно 0,5 м.

Следует учитывать, что толщина каждого из двух слоев песчано-щебеночной подушки может варьироваться в довольно значительных пределах. Данный показатель зависит от нескольких факторов, среди которых основными являются характеристики грунта и вес постройки. Например, для легких деревянных строений будет достаточно подушки толщиной 15 см, для гаража – 25 см, а полуметровый слой лучше всего подойдет для больших кирпичных зданий.

Щебень в данном случае компенсирует пучинистость и невысокую плотность грунта, а также является отличным дренажом, особенно на глинистых почвах с высоким уровнем грунтовых вод. Песок при этом обеспечивает равномерность нагрузки на грунт.

Пример расчета толщины и объема плитного фундамента.

Расчет плитного фундамента выполняют для определения количества бетона, необходимого для его заливки. Для этого площадь подошвы следует умножить на ее толщину (высоту).

Проще всего разобраться с расчетом на конкретном примере, который можно использовать для других случаев, поменяв соответствующие цифры. Допустим, будет возводиться дом размером 10×10 метров и монолитный плитный фундамент, толщина которого составляет 0,25 м. Объем плиты в данном случае составит 25 кубических метров (10×10х0,25). Столько же бетона потребуется для заливки фундамента. Необходимо учесть и установку ребер жесткости, служащих для повышения устойчивости к деформациям. Они располагаются с шагом в три метра вдоль и поперек плиты, создавая в ней квадраты.

Для расчета плитного фундамента следует определиться с длиной и высотой ребер жесткости. Первый показатель устанавливается в соответствии с длиной каждой стороны основания и в рассматриваемом примере составляет 10 метров. Всего потребуется 8 ребер, поэтому общая длина составит 80 метров.

Поперечное сечение выполняется в форме трапеции или прямоугольника. По стандарту, ширина ребра должна составлять 0,8 от высоты. Для прямоугольных ребер общий объем составит 0,25×0,8×80 = 16 кубометров. У трапециевидных ребер нижнее основание равно 1,5 толщины фундамента, верхнее – 0,8. В рассматриваемом примере площадь трапециевидного поперечного сечения будет равна (0,8+1,5)/2×0,25=0,15 квадратных метров, а объем всех ребер составит 0,15×80=12 кубических метров.

Из рассмотренного примера видно, что для заливки монолитного плитного фундамента толщиной 25 см и размером 10×10 метров потребуется 25 кубических метров бетона. Эту величину совсем несложно рассчитать самостоятельно, чтобы определиться с затратами, которые потребуются для обустройства фундамента.

Толщина плитного фундамента – очень важный показатель, обеспечивающий его прочность и надежность. Она зависит от многих факторов и может изменяться на разных грунтах или для разных построек. Поэтому, чтобы возвести действительно крепкий дом, необходимо с повышенным вниманием отнестись к расчету толщины его плитного основания.

Определяем толщину плитного монолитного фундамента.

В плане соотношения функциональность/затраты на возведение данный тип основания является предпочтительнее более известных аналогов – ленточного или свайного. Тем не менее, в малоэтажном строительстве плитный фундамент монтируется значительно реже. Главная причина – в слабой информированности частных застройщиков обо всех плюсах, особенностях и специфике обустройства монолита. Статья восполнит пробел в знаниях и позволит выбрать оптимальный вариант надежной опоры для любого сооружения в сочетании с разумной экономией.

Фундаментная плита под дом толщина.

Существует несколько названий (плавающий, сплошной) и модификаций такого фундамента. Все зависит от варианта и схемы монтажа. В строительстве известны плиты монолитные, сборные, «шведские», ребристые, коробчатые, с армированием (или без него) и ряд других. Рассматривать все инженерные решения не имеет смысла. Для индивидуального застройщика более интересна монолитная железобетонная плита, которая как нельзя лучше подходит для небольших частных сооружений. Поэтому на ней и будет акцентировано внимание, тем более что технология ее строительства – одна из самых простых.

Особенности.

1. Повышенная несущая способность. Монолитная плита создает небольшое давление на грунт вследствие равномерности распределения всей нагрузки, независимо от толщины заливки. Отличный вариант для дома из бруса, ячеистых бетонов, даже кирпича.

2. Пространственная жесткость. Это исключает вероятность проседания на отдельных участках (пример – лента) и появления трещин в бетоне, на стенах или разошедшихся стыков.

3. Универсальность в применении. Плитный фундамент подходит для любых грунтов, в том числе и называемых проблемными.

4. Упрощенная технология строительства. Возведение монолитной плиты не требует проведения объемных земляных работ, что существенно экономит время.

На заметку! Это не касается варианта, когда проектом (схемой) предусмотрено цокольное (подвальное, технологическое) помещение. В этом случае затраты на монолитный фундамент могут достигать ⅓ – ½ от всей сметы на строительство.

5. Возможность качественного утепления. Варианты – укладка под основание пенополистирола, введение в раствор спец/добавок.

6. Снижение расхода бетона. Хотя это справедливо лишь для случаев обустройства незаглубленной монолитной плиты.

Армирование фундаментной плиты толщиной.

Многие из них относительные, но отметить стоит и их.

1. Сложность расчетов. Это касается толщины будущей плиты. Если речь идет о здании с подвальным помещением, то лучше выбрать другой вариант основания. Во-первых, резко возрастет стоимость строительства. Во-вторых, существенно усложнятся расчеты для монолитной плиты.

2. Большие затраты. Здесь многое зависит от конкретной схемы, но неоспоримо то, что при таком строительстве достигается экономия на других материалах. Если плитный фундамент мелкозаглубленный, небольшой толщины, она может быть внушительной.

3. Трудоемкость. Вопрос в том, насколько правильно организованы строительные работы. Например, использование «автомиксера» значительно упрощает технологию заливки бетонного раствора и экономит время. То же касается и точности расчетов толщины монолитного фундамента.

4. Определенные трудности с отдельными проектами. В первую очередь при реализации схемы с подвальным помещением и в процессе строительства на рельефном грунте.

Какой толщины фундаментная плита.

Расчет толщины плиты.

Уместно привести лишь общую инструкцию и рекомендации, так как многое зависит от особенностей строительства – характеристики почвы, этажность дома, материалы, из которых он возводится, и ряд других нюансов.

Исходные данные для расчета толщины фундамента:

  • Тип грунта.
  • Конфигурация подземных водоносных пластов.
  • Уровень промерзания почвы.
  • Наличие дренажной системы на участке и ее схема (если она смонтирована).
  • Общая нагрузка на фундамент.

1. Толщина элементов усиления бетона (прутка, сетки).

2. Размер ячеек армирования и интервал между его слоями в монолите.

3. Отстояние прутка от верхнего и нижнего среза фундамента.

Совет. Если на чем и экономить, то только не на расчетах. В инструкциях на тематических сайтах, посвященных данному вопросу, дается лишь общая рекомендация по оптимальной толщине бетона – в пределах от 200 до 400 мм. Но при этом не учитывается специфика возведения монолитного фундамента под конкретное сооружение на определенном участке.

Разница в данном параметре основания для однотипных строений может быть значительной. Например, толщина плиты для деревянного дома варьируется в довольно больших пределах и зависит как раз от характеристик почвы, хотя это и сравнительно легкое сооружение в 1-2 этажа.

  • Сечение прутка – 12.
  • 2 уровня армирования, интервал между которыми – 70.
  • Отстояние арматуры от срезов бетонного монолита – по 50.

Расчет: 12 х 2 + 70 + 50 х 2 = 194.

Округленно – 20 см. К примеру, это минимальная толщина плиты для дома из газобетона. Но при условии строительства монолитного фундамента мелкого заглубления на хорошем, плотном грунте. Именно поэтому все расчеты желательно поручить профессионалу.

Расчет толщины фундаментной плиты.

Порядок возведения.

Далее пошагово будут рассмотрены лишь основные этапы работы по сооружению монолитной конструкции, без учета специфики местности и самого сооружения.

1. Разметка территории.

Производится после ее полной зачистки в соответствии со схемой строительства и наиболее приемлемым способом – «золотой треугольник», по диагоналям и т. п.

2. Земляные работы.

Глубина котлована определяется общей толщиной плитного фундамента и «подушки». Для последней этот параметр выбирается в пределах 350 мм. Если предполагается дополнительное утепление основания Пеноплексом, то соответственно увеличивается и объем вынимаемого грунта.

По поводу структуры «подушки» мнения самые разные. Есть рекомендации засыпать ПГС, кто-то советует использовать песок вперемежку со щебнем. Нужно учесть, что чем меньше подсыпка впитывает влагу из грунта, тем дольше прослужит фундамент. Исходя из этого, предпочтительнее под монолит насыпать крупнозернистый песок, уплотнить его слой, а уже сверху – щебенку, которая также утрамбовывается.

На заметку! Перед обустройством «подушки» обязательно производится максимальное уплотнение грунта в котловане. От этого напрямую зависит надежность монолитной конструкции. Кроме того, желательно выстлать дно геотекстилем.

Минимальная толщина фундаментной плиты.

3. Монтаж опалубки.

Если фундамент мелкого заглубления, то можно ограничиться лишь узкими щитами из досок, которые выкладываются по периметру котлована и сбиваются в единую конструкцию. Как вариант – плиты пенополистирола в качестве опалубки несъемного типа.

Рекомендация – если возводится дом более чем в 1 этаж, а грунт из категории «проблемных», то на этом этапе делается бетонная стяжка толщиной примерно в 100 мм.

В данном случае целесообразно использовать монолитное полотно. Такая бесшовная защита от влаги намного эффективнее рулонных материалов, полосы которых еще придется скреплять.

5. Слой теплоизоляции.

Не обязательно, но при укладке под монолит Пеноплекса полы 1-го этажа будут значительно теплее.

Первая сетка устанавливается не на гидроизоляцию (утеплитель), а на специальные приспособления, называемые «защитой бетона». Их высота определяет толщину его слоя от арматуры до нижнего среза плиты. В продаже встречаются различные варианты таких подставок, поэтому подобрать (или изготовить самостоятельно) нетрудно.

7. Заливка раствора.

Ничего сложного в этой операции нет, если заранее кое-что предусмотреть.

  • При выборе бетона нужно ориентироваться не только на его марку (не ниже 300-й), но и на размер фракций наполнителя. Чем они крупнее, тем впоследствии будет сложнее уплотнять раствор. А учитывая небольшую толщину плиты, этим придется заниматься вручную.
  • Работу нельзя оставлять на следующий день. Монолит заливается сразу, полностью. Поэтому понадобится хотя бы 1 помощник, даже если фундамент по габаритам и небольшой.

Внимание! Общепринятый алгоритм действий по возведению монолитного основания плиточного типа, без учета местных особенностей.

 

Рекомендация: Хорошая обзорная статья, из нее узнаете о толщине фундаментной плиты для двухэтажного дома. Чтобы не потерять деньги во время строительства, нужно тщательным образом сделать все расчеты плиты из ходя из реальных заданных условий, т.е. исходя из данного участка, грунта под фундаментом, веса всего дома и т.д. Только таким образом вы не потеряете свои деньги и не построите бракованную фундаментную плиту.

расчет плитного фундамента, марка бетона.

Монолитная плита считается самым дорогим видом фундамента, хотя и наименее трудоемким. Фундаментная плита под дом из газобетона может быть установлена в кратчайшие сроки. Все операции механизированы: земляные работы выполняются с помощью специализированной техники – грейдеров, бульдозеров. Бетон заливается автомиксером. Однако на сооружение самого тонкого фундамента придется израсходовать около 25 кубометров бетона, а это огромная масса – 50–55 тонн.

Устанавливать такой фундамент целесообразно в двух случаях: когда вы вместе с группой других дачников осваиваете новый участок, и когда дом возводится на специфической почве: тогда просто нет альтернативы монолитной плите.

Плитный фундамент отличается от всех других удивительной универсальностью. Монолитная бетонная плита, несмотря на массивность, сохраняет устойчивость на самых проблемных грунтах.

Плиты, как фундаментные основания, незаменимы в условиях вечной мерзлоты, на болотистых немелиорированных землях, на торфяниках, на подвижных лессовых грунтах.

Бетонная монолитная подушка имеет большую площадь, поэтому не проседает на любых почвах. Более того: если такое основание соорудить на пучинистом грунте, то оно будет воспринимать все нагрузки:

  • при замерзании почвы, когда ледяное крошево увеличится в объеме, плита приподнимется вместе с домом;
  • во время оттаивания земли плита займет прежнее положение – также вместе с домом.

Благодаря такому свойству фундамент из монолитных плит получил название «плавающего».

Классическая конструкция монолитного фундамента состоит из следующих элементов:

  • песчаная подложка толщиной 100–300 мм – слой песка, выполняющий функцию амортизирующей подкладки;
  • гравийная или щебеночная прослойка высотой 200 мм – массив, распределяющий нагрузку;
  • подбетонка – тонкий слой, не более 20–50 мм, – черновая основа для бетонного массива;
  • утеплитель – 100-миллиметровая прокладка из полистирольных плит; может выступать и в роли гидроизоляции;
  • гидроизолирующий слой – полимерный или рубероидный настил;
  • монолитная плита, армированная объемной двухуровневой стальной сеткой: ее толщина может достигать 600 мм.

Расчет позволяет достичь двух целей:

  • максимальной прочности и функциональности сооружения;
  • минимизации затрат.
Мнение эксперта
Виталий Кудряшов

строитель, начинающий автор

Прочность – характеристика, которая описывает способность фундамента противостоять сдавливающим и изгибающим нагрузкам: ведь плита должна удерживать двухэтажную газобетонную конструкцию с кровлей, и при этом обязана обеспечивать ее целостность.

Функциональность подразумевает удобство эксплуатации. От качества фундамента зависит не только устойчивость здания, но и теплозащита. Известно, что треть тепла из помещений уходит через полы. От того, насколько правильно собрана монолитная плита, зависит количество влаги, проникающей в помещения: если ее уровень превысит норму, в доме невозможно будет жить.

Экономичность – критерий, который способен существенно украсить жизнь владельцу дома. Если при строительстве фундамента размером 10 х 10 метров удастся уменьшить сечение плиты хотя бы на 5 см, то в наличии останутся деньги, равные по стоимости 5 кубометрам или более чем 10 тоннам бетона.

Удерживающую способность определяют следующим образом:

  1. Находят площадь основания;
  2. Вычисляют объем бетонной плиты – перемножают между собой значения длины, ширины и высоты;
  3. По справочнику устанавливают величину удельного веса железобетона данной марки и высчитывают общую массу конструкции;
  4. Определяют вес дома. Вычислить величину массы можно двумя способами:
    • Первый: составляют перечень всех элементов конструкции, затем рассчитывают их объем и массу;
    • Второй: в справочниках находят числовое выражение нагрузки, которую оказывает двухэтажное здание из газобетона заданной площади.
  5. Из таблиц с нормативными значениями определяют удерживающую способность грунта.
  6. Сравнивают полученные значения. При выборе толщины плиты учитывают, что параметры сопротивления почвы должны быть на 20% выше.
Мнение эксперта
Виталий Кудряшов

строитель, начинающий автор

Показатели теплопроводности определяют по СНиПам. Их величина должна соответствовать уровню комфортного микроклимата для проживания.

Экономические параметры определяют таким образом:

  • рассчитывают стоимость материалов;
  • рассчитывают стоимость транспортировки и хранения;
  • добавляют стоимость выполнения работ;
  • полученную сумму умножают на коэффициенты потерь, перерасхода и пересортицы.

При изготовлении бетонной конструкции следует учесть требования, которые предъявляются не только к марке бетона, а и к способу заливки монолита.

  1. Чтобы получить качественный фундамент, следует использовать бетоны с маркой от 300 и выше. Кроме того, следует уделить внимание заполнителям. Лучше отдавать предпочтения мелкофракционным материалам. Строители знают: чем меньше гранулы, тем легче уплотнить бетонную смесь до заданных показателей.
  2. Чтобы монолитная плита оправдывала свое название, заливать бетон следует в один прием – без перерывов.

Если выполнить два этих условия и произвести грамотный расчет толщины плиты, фундамент простоит одну-другую сотню лет.

Расчет толщины плитного фундамента

Содержание статьи

Монолитная плита — один из самых надежных видов фундамента, если соблюдена технология монтажа. Ее используют как при возведении многоэтажных зданий на грунтах с плохими характеристиками, так и при строительстве индивидуальных домов. Отличие в этом случае будет в толщине бетонного слоя и степени армирования.

Материалы для плитного фундамента

Бетон используется для фундаментных конструкций благодаря своей самой главной характеристике — высокой прочности на сжатие. Для фундаментов не применяют материал высоких марок, достаточно приобрести бетон B15-B25 в качестве основного и B7,5-B12,5 для выравнивающей подготовки. Более прочный материал укладывать можно, но экономически не выгодно.

Минус бетона в качестве строительного материала — невысокая прочность на изгиб, которая компенсируется использованием арматуры. Стержни не дают монолитной плите растрескиваться при неравномерных нагрузках. Для фундаментов приобретают пруты класса А400(Alll — устаревшая маркировка) или ВрI.

Целесообразность проведения расчетов

Монолитная фундаментная плита рассчитывается как сложная конструкция, в которой бетон и арматура работают совместно. Основные цели расчета любого элемента в здании — проверка несущей способности и экономия материала. Благодаря предварительным вычислениям находится оптимальный вариант, обеспечивающий необходимую прочность с минимальными затратами.

Наиболее грамотное решение способен принять только специалист. Плитные фундаменты достаточно новая технология, поэтому далеко не каждый инженер-строитель способен грамотно их запроектировать. Вычисления выполняются в специальных программах, предварительно выяснив расчетные характеристики грунта. Под частный дом допустимо принимать толщину и процент армирования без расчетов, ориентируясь на нагрузку от вышележащих конструкций.

Сбор нагрузок

Исходными данными для проектирования монолитного фундамента, помимо характеристик грунта, служит сбор нагрузок. В расчете учитываются следующие значения:

  1. постоянные нагрузки от стен, кровли, перекрытий;
  2. временные нагрузки: (кратковременные — снеговая и длительная — нагрузка от мебели и людей).

Определение постоянной нагрузки

Важно учесть все элементы здания. Согласно пункту 1.23 «Руководства по проектированию каркасных зданий и сооружений башенного типа» на песчаных грунтах собственный вес плиты не учитывают, на глинистых его делят пополам, а на плывучих неустойчивых основаниях заводят в расчет полностью. Массу стен берут за вычетом проемов.

Получение из нормативных нагрузок расчетных производится путем умножения на коэффициенты надежности. Коэффициенты принимаются по таблице 7.1 СП «Нагрузки и воздействия». Коэффициенты, которые могут понадобиться для расчетов индивидуального дома, приведены в таблице.

Тип конструкции Коэффициент надежности по нагрузке
Металлические 1,05
Бетонные и железобетонные средней плотностью выше 1,6 т/м3, каменные, кирпичные, деревянные 1,1
Бетонные и железобетонные средней плотностью 1,6 т/м3 и ниже (например, плиты перекрытий), изоляционные слои, засыпки, стяжки изготавливаемые в заводских условиях 1,2
Бетонные и железобетонные средней плотностью 1,6 т/м3 и ниже (например, плиты перекрытий), изоляционные слои, засыпки, стяжки изготавливаемые на строительной площадке 1,3

Определение временных нагрузок

Масса снегового покрова зависит от типа местности строительства. Нормативные значения для каждого приведены в таблице 10.1 СП «Нагрузки и воздействия». Чтобы получить расчетную величину нагрузку умножают на коэффициент надежности, для снега он составляет 1,4.

Равномерно распределенные нагрузки приведены в таблице 8.3 СП «Нагрузки и воздействия». Для жилых зданий значение принимается 150 кг/м². В эту величину включена масса мебели и оборудования. Если планируется размещение тяжелых предметов, значение принимают в индивидуальном порядке. Коэффициент надежности 1,2.

Видео по расчету плитного фундамента:

Определение толщины фундаментной плиты

Если плита проектируется с выполнением расчетов в полном объеме, то их ведут по l группе предельных состояний (расчеты по прочности) и по ll ГПС (расчеты по деформативности). Для индивидуальной застройки услуги квалифицированных специалистов зачастую недоступны из-за высокой стоимости, поэтому значения принимаются «на глаз» с учетом минимальных требований.

Приблизительные значения, какая толщина принимается для зданий из разных материалов удобнее свести в одну таблицу.

Тип здания Толщина фундаментной плиты, мм Армирование
Небольшие постройки (веранды, гаражи, помещения для хранения инвентаря) 100-150 сетками в один ряд
Жилые двухэтажные дома из легких материалов (каркасные, газобетонные) 200-250 объемное в два ряда
Жилые двухэтажные дома из бревен, бруса, бетона или кирпича с массивными перекрытиями 250-300 объемное в два ряда

Значения, приведенные в таблице, подходят для грунтов с достаточной несущей способностью. При плывучих болотистых основаниях толщину следует увеличить.

Минимальный диаметр арматурных стержней принимается 10 мм для легких строений на хороших фундаментах. Для армирования фундаментной плиты под кирпичный двухэтажный дом оптимально принимать пруты диаметром 12-16 мм. Ячейку сетки принимают от 10 см. Для вертикального армирования минимальное значение диаметра — 8 мм.

При использовании стержней разных диаметров, большие располагают в нижнем ряду, поскольку там плита испытывает большие нагрузки на изгиб.

Определение глубины заложения и глубины котлована

Фундаментная плита чаще относится к мелкозаглубленным фундаментам. Если планируется подвал, глубина заложения зависит от высоты помещения, в остальных случаях плиту заливают вровень с землей.

Глубину отрывки котлована можно определить, посчитав толщину подстилающих слоев.

  1. Слой геотекстиля. Только для илистых грунтов, для предотвращения перемешивания песка и грунта.
  2. Песчаная подушка принимается в среднем толщиной 30-50 см, при насыпных грунтах значение увеличивается. Необходимо приобрести песок средней крупности, мелкий может дать большую усадку. Обязательно послойное виброуплотнение песка слоями не более 40 см.
  3. Бетонная подготовка выполняется для выравнивания и удобства укладки гидроизоляции. Для небольших строений можно ее не использовать. Для двухэтажного кирпичного дома оптимальным вариантом станет подбетонка толщиной 5-10 см из бетона B7,5.
  4. Гидроизоляция фундамента. Удобнее выполнять с помощью рубероида, гидроизола и линокрома в два слоя, сначала вдоль затем поперек.

Суммарная толщина всех слоев с учетом плиты для массивного дома в среднем составляет 650-750мм.

Расчет количества материалов для двухэтажного кирпичного дома

Для примера рассмотрим здание с размерами в плане 6 на 6 метров. Толщина плиты принимается 30 см, армирование в два слоя. Рабочая арматура диаметром 14 мм с шагом 20 см. Вертикальные стержни диаметром 8 мм с шагом 20 см. Бетон плиты — B20, подготовки — B7,5. Песчаная подушка толщиной 50 см.

  1. Расход бетона В20. Плита должна выходить за пределы здания на 10 см, поэтому площадь плиты равняется 6,2*6,2 = 38,44 м². Объем = 38,44*0,3 = 11,532 м³.
  2. Расход рабочей арматуры. Стержни для армирования принимаются на 6 см короче размеров плиты для обеспечения защитного слоя.  Длина стержня = 6200-60 = 6140 мм. Количество стержней в одном направлении = 6200/200+1 =32 шт, на одну сетку 64 шт, поскольку стороны одинаковы. На всю плиту -1 28 шт. Длина арматуры = 128*6,14 = 785,92 м. Масса рабочего армирования = 785,92*1,21 (масса 1 м арматуры заданного диаметра, по сортаменту) = 950,96 кг.
  3. Расход вертикальной арматуры. Длина стержня = 300-60 = 240 мм. Количество стержней можно принять с учетом шага в 40 см = 16*16 = 256 шт.  Масса вертикального армирования = (256*0,24)*0,395 = 24,27 кг.
  4. Расход бетона B7,5 на подготовку = 6,2*6,2*0,05(толщина) = 1,9 м³.
  5. Подушка из песка средней крупности выходит за грани плиты на 10 см. Расход песка = 6,4*6,4*0,5 = 20,5 м³.
  6. Геотекстиль и гидроизоляция. Укладываются с небольшим запасом. Площадь одного слоя = 6,4*6,4 = 41 м².

Получившиеся значения для двухэтажного кирпичного дома перед закупкой материала удобно свести в таблицу.

Материал Расчетное требуемое количество
Бетон B20 11,16 м3
Бетон B7,5 3,72 м3
Арматура А400 диаметром 16 мм 906,24 кг
Арматура А400 диаметром 10 мм 364,41 кг
Песок средней крупности 19,22 м3
Геотекстиль 38,44 м2
Гидроизол в два слоя 76,88 м2

При покупке нужно предусматривать небольшой запас.

Предварительные расчеты позволят значительно сэкономить на возведении монолитной фундаментной плиты, заранее просчитать все затраты и обеспечить высокую надежность конструкции. Важно учесть условия проведения работ. Если фундамент остается пережидать зиму, потребуется принять меры по его консервации и утеплению во избежание появления трещин.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Хорошая реклама

Читайте также

Толщина плитного фундамент

Плитный фундамент – сплошное основание из армированного бетона, которое укладывается под всей площадью здания. Фундаменты данного типа очень прочные и оказывают наименьшее давление на грунт. Но указанными преимуществами может обладать только тот плитный фундамент, толщина которого рассчитана с учетом характера грунта, глубины закладки и нагрузок, которые будет нести само основание во время его эксплуатации.

Плитный фундамент – сплошное основание из армированного бетона, которое укладывается под всей площадью здания. Фундаменты данного типа очень прочные и оказывают наименьшее давление на грунт. Но указанными преимуществами может обладать только тот плитный фундамент, толщина которого рассчитана с учетом характера грунта, глубины закладки и нагрузок, которые будет нести само основание во время его эксплуатации.

 

Особенности расчета толщины плитного фундамента

При проведении расчета толщины монолитной фундаментной плиты необходимо учитывать следующие величины:

  • промежуток между арматурными сетками;
  • толщина бетонного слоя над верхней и под нижней арматурной сеткой;
  • толщина арматуры.

Самый простой расчет толщины плитного фундамента осуществляется путем суммирования всех этих показателей, при этом оптимальным значением принято считать толщину плиты в 20-30 см. Конечный результат расчета во многом определяется составом грунта и равномерностью залегания пород.

Помимо габаритов плиты основания при обустройстве фундамента необходимо учитывать ширину дренажного слоя и песчаной подушки. Для установки плитного фундамента снимается верхний слой грунта и роется котлован глубиной около 0,5 м. Данная величина определяется с учетом того, что щебень укладывается слоем примерно в 20 см, песок – около 30 см.

В итоге простого суммирования получается, что минимальная толщина всего плитного фундамента не может быть меньше 60 см. Но этот показатель может значительно варьироваться в зависимости от изменений характеристик грунта и веса всей будущей постройки, под которую данное основание сооружается.

Так, плитный фундамент для кирпичного здания должен быть на 5 см толще такого же основания для постройки из пенобетона. При этом при наличии второго этажа в кирпичном доме толщина монолитной фундаментной плиты возрастает до 40 см (или больше — в зависимости от веса и конфигурации строения), а при строительстве двухэтажной постройки из пенобетона – как минимум до 35 см. Данные цифры приведены в качестве примера для понимания того, насколько толщина плитного основания зависит от типа постройки, под которую оно закладывается. Точные показатели для конкретного здания определяются путем расчетов, которые рекомендуется поручать специалистам.

 

Зачем измерять толщину плитного фундамента

Все указанные расчеты должны выполнятся в соответствии с нормами соответствующих СНиП и ГОСТ. Зная, какая толщина плитного фундамента наиболее подходит для сооружаемой постройки, можно не только обеспечить прочное основание под строящееся здание, но и определить количество необходимых материалов для его закладки.

Помимо толщины для расчета плитного фундамента нужно определить:

  • периметр (длину всех сторон) основания;
  • площадь плиты, включая термо- и гидроизоляцию;
  • площадь боковой поверхности;
  • количество бетона;
  • вес бетона;
  • нагрузку на почву;
  • диаметр арматуры в сетке;
  • диаметр вертикальных прутьев арматуры;
  • размер ячейки сетки;
  • нахлест арматуры;
  • общую длину арматурных прутьев;
  • общий вес арматуры.

Для расчета количества бетона, необходимого для заливки плитного фундамента, из общего объема вычитается объем закладываемой термоизоляции.

 

Подушка под плитный фундамент: определяем толщину

Подушка под плитное основание укладывается по всей площади. Она состоит из слоя щебня и слоя песка, которые наносятся на предварительно выровненное дно котлована. Сначала насыпается щебень, как правило, слоем в 20 см, а затем песок – слоем в 30 см. Таким образом, наиболее распространенная толщина подушки под плитный фундамент составляет примерно 0,5 м.

Следует учитывать, что толщина каждого из двух слоев песчано-щебеночной подушки может варьироваться в довольно значительных пределах. Данный показатель зависит от нескольких факторов, среди которых основными являются характеристики грунта и вес постройки. Например, для легких деревянных строений будет достаточно подушки толщиной 15 см, для гаража – 25 см, а полуметровый слой лучше всего подойдет для больших кирпичных зданий.

Щебень в данном случае компенсирует пучинистость и невысокую плотность грунта, а также является отличным дренажом, особенно на глинистых почвах с высоким уровнем грунтовых вод. Песок при этом обеспечивает равномерность нагрузки на грунт.

 

Пример расчета толщины и объема плитного фундамента

Расчет плитного фундамента выполняют для определения количества бетона, необходимого для его заливки. Для этого площадь подошвы следует умножить на ее толщину (высоту).

Проще всего разобраться с расчетом на конкретном примере, который можно использовать для других случаев, поменяв соответствующие цифры. Допустим, будет возводиться дом размером 10х10 метров и монолитный плитный фундамент, толщина которого составляет 0,25 м. Объем плиты в данном случае составит 25 кубических метров (10х10х0,25). Столько же бетона потребуется для заливки фундамента. Необходимо учесть и установку ребер жесткости, служащих для повышения устойчивости к деформациям. Они располагаются с шагом в три метра вдоль и поперек плиты, создавая в ней квадраты.

Для расчета плитного фундамента следует определиться с длиной и высотой ребер жесткости. Первый показатель устанавливается в соответствии с длиной каждой стороны основания и в рассматриваемом примере составляет 10 метров. Всего потребуется 8 ребер, поэтому общая длина составит 80 метров.

Поперечное сечение выполняется в форме трапеции или прямоугольника. По стандарту, ширина ребра должна составлять 0,8 от высоты. Для прямоугольных ребер общий объем составит 0,25х0,8х80 = 16 кубометров. У трапециевидных ребер нижнее основание равно 1,5 толщины фундамента, верхнее – 0,8. В рассматриваемом примере площадь трапециевидного поперечного сечения будет равна (0,8+1,5)/2х0,25=0,15 квадратных метров, а объем всех ребер составит 0,15х80=12 кубических метров.

Из рассмотренного примера видно, что для заливки монолитного плитного фундамента толщиной 25 см и размером 10х10 метров потребуется 25 кубических метров бетона. Эту величину совсем несложно рассчитать самостоятельно, чтобы определиться с затратами, которые потребуются для обустройства фундамента.

Толщина плитного фундамента – очень важный показатель, обеспечивающий его прочность и надежность. Она зависит от многих факторов и может изменяться на разных грунтах или для разных построек. Поэтому, чтобы возвести действительно крепкий дом, необходимо с повышенным вниманием отнестись к расчету толщины его плитного основания.

Читайте также:

Толщина монолитной плиты фундамента: порядок расчета, минимальная толщина

От правильно выбранного типа фундамента, от типа его конструкции и общей надежности, зависит успешность эксплуатации будущего дома. Поэтому, многие задаются вопросом о том, какой тип фундамента выбрать, как правильно его рассчитать и применить ту или иную технологию во время строительства. На сегодняшний день известны различные варианты, такие как свайный фундамент, ленточный, а также монолитный, где последний вариант считается наиболее надежным и долговечным. Монолитная плита представляет собой мощную армированную основу. Чем больше толщина монолитной плиты фундамента, тем выше способность выдерживать тяжелую конструкцию домов, которые могут быть перекрыты плитами не только между первым и вторым этажом, и последующими этажами.

Виды монолитного фундамента

Что касается видов, то здесь можно выделить два основных варианта, которые используются в строительстве:

  • Применение ЖБИ изделий. Здесь, в качестве основы используются плиты и железобетонные блоки. Они свариваются между собой, укладываются на подготовленную, ровную поверхность. Кроме того, все пустоты между этими блоками рекомендовано заполнять бетоном. Изначально большинство ЖБИ-изделий армировано и изготовлено с использованием технологии вибропрессования, что позволяет добиться максимальной прочности. Подобный метод несколько дороже своего прямого конкурента.
  • Монолитная плита. Этот вариант представляет собой наиболее востребованный способ. Он требует предварительной подготовки поверхности, углубления котлована на величину будущей плиты, армирование и последующее высыхание плиты.

Время, за которое бетон полностью высохнет и будет готов к эксплуатации, составляет 28 проектных дней. В этот интервал времени рекомендовано поливать бетон обильным количеством воды и накрывать от пересыхания, используя полиэтиленовую пленку. Армирование будущей плиты является важным этапом, что позволит защитить основание от излома во время весеннего пучения грунта.

Этапы подготовки

Все этапы, включая подготовительный процесс, должны проходить под контролем сертифицированного специалиста. Очень важно соблюсти все расчеты, включая расчет подушки. Подушку, как правило, изготавливают из песка, предварительно оборудуя углубление в земле. Глубина, на которой будет залегать песчаная подушка, индивидуальна, и в основном упирается в климатические условия, а также зависит от типа грунта.

Расчету подвергается и обоснование будущего фундамента. Здесь важно определить зависимость от нагрузки, марку используемого бетона, а также понять диаметр арматуры, шаг, количество используемых прутьев. Все это необходимо сделать еще на этапе проектирования будущего дома, поскольку на расчет будет влиять не только тип почвы и климатические условия эксплуатации, но и этажность, а также тип используемого строительного материала.

Определение нагрузок на основание

Итак, на раннем этапе проектирования, важно произвести расчет нагрузки будущего дома. Для этого необходимо обладать рядом познаний, включающих в себя следующие аспекты:

  • Тип грунта. Этот момент важно выяснить опытным путем. Для этого копается яма на глубину, примерно, до 2 м, изучается структура породы земли, состав, плотность и другие физические данные. Все это производится в соответствующей организации путем лабораторных исследований.
  • Материал, из которого планируется построить дом. Нужно понимать, что если перекрытие у вашего дома будет из плит, сам материал будет блок, пеноблок, газобетон, керамзитоблок, а также другие тяжелые варианты, то и фундамент должен выдерживать соответствующие нагрузки. В случае с использованием дерева и перекрытием из дерева, малоэтажных строений, нагрузка на фундамент будет снижена, что позволит неплохо сэкономить на обустройстве основания.

  • Учесть динамические и статические нагрузки. Что касается статических нагрузок, то сюда относятся давление стен, действующее давление крыши, цоколя, общей нагрузки мебели и прочей составляющей внутри дома. Что касается динамических нагрузок, то сюда определяют ту величину давления на фундамент, которая может либо понижаться с течением времени, либо возрастать. Например, к динамическим нагрузкам можно отнести давление снега на крышу.
  • Марка бетона. Очень важно определить марку бетона, что будет влиять и на прочность основания и на возможность эксплуатировать дом в разных условиях. Важно учесть, какая толщина монолитной плиты фундамента подойдет для вашего проекта.

Вычисляя общую нагрузку на будущий фундамент, суммируют все, начиная от межкомнатных перегородок, несущих стен, крыши, перекрытий, окон, дверей, сезонного снега на крыше, а также других элементов в доме, которые давят на основание. Но, какой бы критерий давления массы на один квадратный метр у нас не получился, важно учесть запас. Это запас зачастую называют коэффициентом надежности. Этот критерий рассчитывается для разных групп строительного материала индивидуально, где, например, для плиты перекрытия из бетона, рекомендуется использовать запас, равный 1,3.

Порядок расчета

Итак, расчет монолитной плиты фундамента начинается с детального расчета величины подушки из песка. Именно это является важным этапом, поскольку позволяет создать надежную основу для заливки бетона. Что касается песка, то обычно здесь используют мелкозернистый горный песок, поскольку он недорогой и приемлем для подсыпки. Что касается толщины подушки из песка для монолитной плиты фундамента дома, то она варьируется в значении от 20, до 60 см.

Важным моментом укладки подложки из песка является то, что ее необходимо утрамбовать. Для этого используют специализированный инструмент, такой как виброплита. Специалисты рекомендуют поливать песок, что по итогам позволит ему еще лучше уплотниться. Это увеличит несущую способность основания. Но, последнее может отнять вплоть до 1 см толщины, что является абсолютно нормальным явлением.

Важным этапом является то, что поверх подушки рекомендуют засыпать щебень. Величина подушки из щебня равна значению от 5 до 10 см. Фракция щебня может быть небольшой, где идеально подойдет фракция 5-20. Основание после засыпки должно получиться идеально ровным относительно горизонтальной плоскости. Подушку из щебня тоже рекомендовано уплотнить.

Что касается глубины, то этот критерий зависит от типа грунта. Если недалеко от поверхности земли располагается грунтовая вода, которая может навредить бетонному основанию, то в глубину, подушку стоит делать не менее 60 см. Если грунтовые воды далеко, грунт сам по себе плотный, то достаточно разместить подушку на величину до 20 см, включительно. Толщина каждого слоя монолитной плиты фундамента рассчитывается индивидуально.

Следующим этапом можно считать расчет арматуры. Здесь определяется не только общее количество металла, но и диаметр прута, шаг между прутьями, решается возможность использования сетки. Арматуру рекомендовано связывать минимум в два слоя, где первый проходит на расстоянии 5 см от подушки из песка, а второй не доходит до верхней точки основания будущей монолитной плиты, также на 5 сантиметров. По итогу заливки у нас получится то, что арматура будет находиться внутри монолитной плиты. Каркас арматуры вяжут из прута при помощи сварочного аппарата или вязальной проволоки, с шагом не более 50 мм.

Специалисты больше склоняются к использованию вязальной проволоки, потому что ее применение позволяет арматуре немного «играть» во время пучения грунта, что исключит ее разрыв, как это бывает в случае со сварочным соединением.

Далее приступают к расчету самой плиты. Здесь крайне важно выдержать высоту ее подъема, которая не должна быть меньше 150 мм. Такая плита подойдет для легких, ненагруженных домов из каркасного материала или бревна. Что касается двухэтажных домов с плитными перекрытиями, то здесь величина плиты должна быть не менее 25 см. Редко основание заглубляют на величину промерзания, поскольку это чревато излишним вложением денежных средств в проект. Предлагаем рассмотреть калькулятор расчета толщины монолитной плиты фундамента в рамках отдельного заголовка.

Расчет толщины плиты при обустройстве дома, площадью 10 на 10 метров

Предположим, что мы строим нетяжелый дом, общей площадью основания 10 на 10 метров. Сама плита должна чуть-чуть выходить за эти рамки, а потому, необходимо добавить запас каждой страны по 10 сантиметров. Чтобы наш дом в 2 этажа с учетом перекрытий из плит 16 см толщиной, стоял долго, не имел трещин и не разрушался от времени, следует обустроить подушку из песка равную 20 см. Затем следует залить монолитную плиту, равную тоже 20 сантиметров. При этом мы условимся, что грунтовые воды находятся на большом расстоянии от поверхности, да и сам грунт представляют собой глину, с небольшим слоем чернозема.

Необходимо рассчитать количество бетона, который пойдет для плиты. Соответственно, считаем площадь основания, которая в нашем случае равняется: 10,2*10,2 = 104 квадрантных метра. Далее необходимо посчитать объем бетона, который следует завести на участок. Он будет равен значению: 104*0,25=26 кубический метр. Если в процессе расчета мы получили не целое число, как это было сейчас, где реально значение равнялось 25,89 кубических метра, то округлять всегда нужно в большую сторону, поскольку погрешность в расчетах всегда присутствует и нам нужно учесть «запас».

Далее необходимо посчитать арматуру. На этом материале экономить не стоит. Поэтому, необходимо заручиться дополнительной надежностью фундамента и использовать арматуру 14 мм. Это значение касается сечения прута. Исходя из того, что наш дом имеет 10,2 м по габаритам, мы знаем, что длина одного прута составит 10200 мм. Беря в расчет, что шаг между двумя рядом лежащими рутам будем делать 20 см, можно посчитать, что на один слой арматуры пойдет: 10200/200=51 прут. Это касается только одного направления. Соответственно, таких направлений будет 2, поскольку должен быть перехлест ячейки. Итого, на один слой пойдет 102 прута арматуры. Таких слоев у нас будет 2, поэтому нам потребуется 204 отрезка арматуры длинной по 10,2 метра.

Теперь давайте посчитаем общий метраж арматуры, которая пойдет на подготовку основания. Соответственно, мы имеем 10,2 метра длины одного прута. Умножаем это значение на количество прутов, что в нашем случае составило 204 единицы. Итого, получаем, 2080 метров. Лучше взять с запасом, примерно, 2100 метров.

Известно, что масса одного килограмма арматуры, диаметр которой 14 мм, равен, 1,2 кг. Итого, умножаем 2100 на 1,2 кг, что позволит рассчитать общую массу металла (2500 кг).

Чтобы связать между собой верхнюю и нижнюю плоскость арматуры, потребуется вертикальный стержень. Чтобы его рассчитать, необходимо вычесть из максимальной толщины монолитного фундамента, значение, которое будет равняться расстоянию от песчаной подушки до первого слоя арматуры. В нашем случае это равняется разнице: 25-6 = 19 см. Стандартный шаг, который используется при армировании, равен 40 см. Исходя из этого значения, мы получаем, что на один пруток пойдет порядка 26 опорных точек. Это значение следует перемножить на 26 и получить 676 прутков, которые потребуются в качестве опоры для слоев арматуры.

Теперь посчитаем массу и метраж. Соответственно 676 штук умножаем на 0,19 метров одного прутка. Это составит 128 метров общей длины. Далее необходимо умножить метраж на вес одного метра, что составит: 128*1,2 = 153 кг. Суммируем значения массы, прибавляем небольшой запас и получаем, что для армирования нашего основания нам потребуется порядка 2700 кг арматуры. Подробный расчет выполнен не случайно, поскольку брать металл на вес, зачастую дешевле, чем брать поштучно. В нашем случае у нас получилось металла более 2,5 тонн, на что можно получить хорошую скидку.

Перед заливкой бетона важно положить гидроизоляцию. В качестве гидроизоляции может выступать геотекстиль, либо полиэтиленовая пленка, расчет которой считается по площади основания. В нашем случае нам необходимо 104 квадратных метра пленки, с учетом запаса.

Пленка будет защищать от влаги со стороны грунта, а также на время высыхания позволит сохранить влагу внутри бетона, равномерно выпаривая ее через поверхность. В таком случае бетон сможет достигнуть максимальной прочности, что, отразится на качестве эксплуатации здания в целом.

Далее необходимо подготовить подъезд к месту заливки, и желательно, чтобы подъезды были со всех четырех сторон будущего здания. Что касается кубатуры бетона, то ее мы уже посчитали, когда рассчитывали объем будущего основания. В нашем случае он составил порядка 26 кубического метра. Что касается самого бетона, то специалисты рекомендуют использовать марку не ниже м250-м300. Бетон более высокой марки тоже использовать не стоит, поскольку его назначение имеет специфический характер, ведь при использовании в частных сферах он может принести больше минусов, чем плюсов.

Что касается песчаной подушки, о которой мы говорили на ранних этапах, то она должна выходить на величину до 1 метра больше, чем площадь основания будущего дома. Поэтому, рассчитывая объем песка, учитывают длину, равную 11,2 метра. При толщине подушки, равной 30 см, нам потребуется: 11,2*11,2*0,3 = 37 кубических метров песка.

В заключение: полезные советы специалистов

Если вы усвоили, как рассчитать толщину фундамента, то все равно важно не забывать о почве. Если почва имеет пучинистую структуру, то она способна опуститься и подняться до 5 см за год. Это чревато последствиями, поскольку фундамент будет играть, что может привести к образованию трещин в основании.

Что касается арматуры, то лучше всего связывать ее между собой проволокой. Как мы и говорили раньше, даже в полностью застывшем бетоне, связанная арматура может немного «играть», что делает ее подвижной. Это сохранит общую структуру основания, и не позволит появиться трещинам. Не экономьте на материале, особенно на бетоне и на количестве арматуры. Помните, что снижая диаметр арматуры на 1 порядок, вы теряете до 5-8% несущей способности основания.

Заливать бетон на землю без песка тоже нельзя. Не забывайте утрамбовать подушку. Постарайтесь залить бетон за один день, поскольку это позволит добиться большей прочности конструкции. Учитывайте, что минимальная толщина фундамента в виде монолитной плиты не может быть менее 15 см.

Толщина фундаментной плиты: рассчет, высота фундамента

Толщина монолитной фундаментной плиты рассчитывается при помощи СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений. На этом этапе расчетов мы сломали головы и свернули кровь. На запрос «Как рассчитать толщину фундаментной плиты» доблестный Google выдаёт статьи с описанием алгоритма вычислений. Но очень многие из них описаны либо слишком сложным профессиональным языком, в котором трудно разобраться, либо довольно лёгким языком копирайтера, который не разобрался в теме, по пути потерял часть данных, но профессионалов кое-как пересказал.

Расчёт толщины плиты фундамента нужно начать с сопоставления суммарного давления от здания и оптимального значение нагрузки на грунт. Это если по-научному, а если по-свойски, нужно примерно посчитать, насколько тяжёлым будет здание и соотнести это с тем, насколько грунт на вашем участке хорошо справляется с нагрузкой.

Плита должна быть не слишком тяжёлой, чтобы не утяжелять общую конструкцию дома и не продавливать грунт под собой. Но и не слишком лёгкой, чтобы дом не болтался, как поплавок, в особенно мокрые периоды.

Фундаментная плита под дом: расчет толщины

Максимальный вес нашего дома – 70 тонн (вес стен, крыши, стяжки, штукатурки, окон, дверей, возможной снеговой нагрузки и т.д., но без учёта фундамента). Это максимальный-максимальный вес.

Площадь нашего плитного фундамента – 48 метров квадратных.

Чтобы высчитать с какой силой дом будет давить на грунт нужно:

70 тонн / 48 м² = 1,458 тонн/м²

Далее для удобства работы с цифрами переводим тонны в килограммы, а метры квадратные в сантиметры, ибо давление на грунт исчисляется в кг/см²

1,458 тонн/м² = 0, 145 кг/см²

Теперь сравниваем своё 0, 145 кг/см² с оптимальной нагрузкой на грунт. Так как в грузинской деревне с геологами дефицит, профессионально наш грунт никто не оценивал, но мы решили самостоятельно сделать геологию участка и на всякий случай берём коэффициент пористого и текучего суглинка (то есть грунта, который наиболее впечатлительно реагирует на нагрузку). Согласно таблицы 3, приложения 3 к СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений расчетное сопротивление пористого и текучего суглинка составит Ro = 1 кг/см2. Если вдруг сопротивление грунта будет выше в несколько раз, то страшного в этом ничего нет. Дом дольше простоит.

Находим разницу между этими величинами :

1 кг/см² – 0, 145 кг/см² = 0, 855 кг/см²

Теперь 0, 855 кг/см² умножаем на площадь фундамента – 480 000 см², чтобы определить вес плиты:

0, 855 кг/см² * 480 000 см² = 410 400 кг

Далее вес нашего фундамента делим на средний удельный вес армированного бетона – 2500 кг/м3, чтобы вычислить оптимальный объём фундамента:

410 400 кг / 2500 кг/м3 = 164,16 м3

Объём фундамента делим на площадь плиты (уже в метрах) и получаем предположительную толщину плиты

164,16 м3 / 48 м² = 3,42 м

Далее рекомендуют округлить до любого ближайшего значения кратного 5-ти, то есть в нашем случае плита может ровняться аж 3 метра 40 сантиметров.

Это не означает, что мы, как сумасшедшие должны лить 3-хметровую фундаментную плиту. Это означает, что наш грунт может вынести, куда большую нагрузку, чем наш дом.

Максимально возможную высоту монолитной плиты фундамента мы определили. Теперь пора выяснить минимальную толщину фундаментной плиты. У нас ведь нет цели закопать в землю, как можно больше бетона?

Если по расчетам толщина плитного фундамента превышает 0,35 м, то это повод задуматься о том, есть ли смысл выбирать именно плиту. Возможно, экономически выгоднее в данных условиях сооружать другой тип фундамента. О том, почему мы, несмотря на расчёты, предпочли плиту ленточному или столбчатому фундаменту, мы пишем в статье «Фундаментная плита своими руками: разметка, земляные работы»

Минимальная толщина плиты фундамента

На профессиональных строительных ресурсах пишут о толщине фундаментной плиты от 10 до 35 сантиметров. Уменьшать высоту плиты не стоит, потому что есть риск раскола плиты под воздействием веса самого здания. Увеличивать – тоже нецелесообразно, потому что это влечёт за собой перерасход материалов, рабочей силы и создаёт излишнюю нагрузку на грунт.

Перекопав массу информации на форумах, мы нашли несколько отзывов о фундаментной плите от самостройщиков, которые живут с таким типом фундамента уже несколько лет, то есть рассказывают, как оно в эксплуатации.

Собрали такую информацию:

  • 30 сантиметров заливают для больших тяжёлых домов, с двумя этажами, бетонным перекрытиями и так далее. Масса такого дома может достигать 700 тонн (для сравнения, наш дом – не больше 70 тонн)
  • 10 сантиметров подходит для сарайчика или небольшой баньки.

Выходит, наш формат – 15-20 сантиметров толщины. Продолжаем анализ.

Минимальная толщина фундаментной плиты допустима:

  1. Если глубина промерзания грунта менее 1 метра. Наш дом строится в южном климате, грунт не промерзает вовсе, не пучинится, значит, нагрузки на излом на фундамент не будет
  2. Если вы используете бетон марки не ниже М300
  3. Если вы строите небольшой одноэтажный дом из лёгких материалов (каркасник, газоблок, керамзитные блоки)
  4. Если заложена щебёночная и песчаная подушка под плиту
  5. Если нагрузка по плите распределена равномерно. Фундамент должен выдерживать нагрузку не только на сжатие, но и на изгиб. Чем больше длина наружных стен, тем выше вероятность раскалывания монолитной плиты. В нашем случае, домик небольшой, а значит переживать за это не стоит. К тому же в планировке дома мы предусмотрели дополнительную, пятую несущую стену, которая проходит в аккурат по центру дома. Это значит, что нагрузка будет максимально равномерно распределена

Таким образом, мы не нашли аргументов в пользу увеличения объёма плиты и остановились на толщине в 15 сантиметров. С учётом 30 сантиметровой щебёночной подсыпки – это должны быть достаточно надёжным основанием для нашего дома.

Подушка под фундаментную плиту: Геотекстиль, подбетонка, щебень

Любопытные задачки

Задача№ 1. Дано:

Толщина плитного фундамента для дома равна 15 сантиметрам. Площадь плиты 48 метров квадратных. Вес дома (стены, крыша, стяжка, перегородки и т.д.) около 70 тонн. Какое давление на грунт оказывает этот дом?

Решение:

Вычисляем объём фундамента:

15 см * 480 000 см² = 7 200 000 см3 (7,2 м3)

Умножаем объём на средний удельный вес армированного бетона – 2500 кг/м3, чтобы получить вес фундамента:

7, 2 м3 * 2500 кг/м3 = 18 000 кг

Складываем вес дома и вес фундаментной плиты:

70 000 кг + 18 000 кг = 88 000 кг

И делим вес всего здания на площадь основания, чтобы вычислить давление всего сооружения на грунт:

88 000 кг / 480 000 см² = 0, 2 кг/см²

Ответ: Этот дом оказывает давление на грунт  0, 2 кг/см²

 

Задача№ 2. Дано:

Представим человека, со среднестатистическими показателями: размер стопы – 39-40, вес – 60 килограммов. Какое давление на грунт будет оказывать этот человек, стоя на одной ноге?

Решение:

Стопа такого человека = 200 см² (примерно, с учётом изгибов, 8 см в ширину и 25 см в длину, измерено опытным путём)

Делим вес человека на площадь стопы, чтобы вычислить давление на грунт:

60 кг / 200 см² = 0,3 кг/ см²

Внимание вопрос! Наш дом или человек давит на грунт сильнее? Пишите в комментариях свой ответ!
Теперь вы знаете, какие задачки мы придумываем дождливыми зимними вечерами.

Опалубка для фундаментной плиты своими руками

Авторы: Никита и Анастасия Кузнецовы

Фундамент плита – расчет толщины

Экономически оправдан плитный фундамент при высоком УГВ, на глинистых грунтах для кирпичных коттеджей. Плита обладает максимальной несущей способностью ввиду большой опорной поверхности. Однако для обеспечения конструкционной прочности необходим точный расчет толщины конструкции, укладка двух арматурных сеток.

Конструкция плитного фундамента

Самым дорогостоящим является плитный фундамент для здания. Поэтому вполне естественным желанием каждого застройщика является необходимость снижения бюджета строительства. В проект должна закладываться плита минимальной высоты, обеспечивающая прочность, ресурс постройки. Производят расчет толщины ж/б конструкции с учетом следующих факторов:

  • грунт – плодородный слой убирается в пятне застройки полностью
  • подстилающий слой – вместо чернозема укладывается песчаная, щебенчатая фундаментная подушка толщиной 40 – 60 см в зависимости от содержания глины в почве
  • подбетонка – необходима для выравнивания основания, защиты гидроизоляционного ковра, предотвращения протечек цементного молочка в щебень, песок
  • гидроизоляция – 2 – 3 слоя наплавляемого рулонного материала (Технониколь, Бикрост)
  • утепление – слой экструдированного пенополистирола высокой плотности используется для сохранения геотермального тепла в зданиях с периодическим режимом обогрева либо эксплуатирующихся без отопления, в шведских плитах УШП теплоизолятор необходим для снижения теплопотерь от систем теплого пола
  • плита – две арматурных сетки, уложенные в бетоне

Внимание: Верхняя часть плиты должна выступать из земли, так как ресурс стеновых материалов (кирпич, венцы сруба, брус каркасника) резко снижается при контакте с землей.

Расчет толщины плитного фундамента

Существенным недостатком, который имеет фундамент плита, является отсутствие полноценного цоколя. Поэтому используется две разновидности плавающих плит с ребрами жесткости:

  • чашеобразная плита – ребра жесткости направлены вверх, напоминают балки ростверка, жестко связанные с основной конструкцией вертикальной арматурой
  • перевернутая чаша – ребра жесткости направлены вниз, за счет чего, сама плита приподнята над грунтом, конструкция используется в утепленных плитах УШП

Ребра жесткости армируются каркасами по аналогии с ростверком, МЗЛФ. Это позволяет снизить толщину плиты в центральной части. Например, в УШП она составляет 10 – 15 см вместо стандартных 25 – 40 см, что позволяет снизить расход бетона на 20%.

Внимание: Ребра жесткости проходят по периметру плиты, под внутренними несущими стенами, через каждые 3 м вдоль короткой стены жилища.

Кроме того, расчет толщины конструкции должен учитывать:

  • минимальное расстояние между арматурными сетками – 10 см, согласно СП 63.13330
  • защитный слой бетона – нижний у подбетонки 2 – 5 см, верхний 3 – 7 см

Таким образом, еще до начала вычислений минимальное значение толщины плавающей плиты без ребер жесткости можно выбрать предварительно:

  • трехэтажный кирпичный коттедж – от 40 см
  • двухэтажный бетонный, кирпичный дом – 25 – 35 см
  • двухэтажный сруб, жилище из газобетона – 30 – 40 см
  • каркасная конструкция, СИП-панели – 20 – 30 см
  • надворные постройки, пристрои к дому – 10 – 15 см

Если в проект заложен фундамент плита с ребрами жесткости, толщину центральной части снижают до 10 – 15 см. Расчет несущей способности плитного фундамента для малоэтажного строительства всегда показывает запас 200 – 300%. Однако, запрещено эксплуатировать подобный фундамент на свежих насыпях, торфяниках, пылеватых песках:

  • расчетное сопротивление этих грунтов недостаточно
  • здание будет просаживаться ежегодно

Единственным вариантом для строительства плавающей плиты на не стабильных грунтах является укрепление основания. Например, на торфяниках изготавливаются вертикальные дрены, пятно застройки нагружается песчаной насыпью. Вода выдавливается сквозь дрены, подстилающий слой уплотняет грунт. Строить фундамент по этой технологии можно через 6 – 12 месяцев.

Внимание: Если вместо стен коттеджа используются колонны (например, для панорамного остекления нижнего этажа), необходим расчет на продавливание плиты колонной. Для стен подобные вычисления не нужны, однако цоколь должен отстоять на 30 см минимум от края плитного фундамента внутрь.

Это требование обусловлено тем, что нагрузки от веса силовых конструкций, распределяемые стенами, действуют, не только вертикально вниз, но и под углом 45 градусов наружу. Поэтому вектор сил должен располагаться внутри железобетона, а не выходить из плиты наружу. Таким образом, габариты плитного фундамента на 30 см больше размера коробки коттеджа с каждой стороны. Дополнительный расчет в этом случае не требуется.

Толщина подстилающего слоя не зависит от этажности дома, веса стеновых материалов. При высоком УГВ необходимо использовать щебень, который создает разрыв слоя капиллярной юбки. В песках почвенная влага способна подниматься вверх к бетонным конструкциям при отрицательном давлении. Поэтому песчаная фундаментная подушка применяется на участках, где горизонт грунтовых вод находится ниже 1 м от подошвы фундамента.

Глубина залегания плитного фундамента

Ввиду того, что заливать монолитные конструкции на пахотном слое запрещено, чернозем удаляется из котлована целиком. Глубина слоя обычно составляет 40 см, которые засыпаются нерудным материалом, не содержащем глины. Особенности технологии малозаглубленной плиты следующие:

  • если в коттедже используется постоянное отопление, грунт под ним не может промерзнуть, достаточно утеплить отмостку на глубине 30 – 40 см, чтобы полностью ликвидировать вспучивание
  • для дач с периодическим включением обогрева, садовых домиков без отопления придется уложить пенополистирол под плиту, отмостку
  • лишь в этом случае геотермальное тепло недр сохранится в любые морозы, чтобы не возникали силы пучения

Максимальный бюджет строительства наблюдается у заглубленной ниже отметки промерзания плиты. Этот вариант оправдан исключительно для зданий с подвальным этажом. Наружный периметр подземных стен придется утеплить полностью, произвести засыпку пазух нерудным материалом, предварительно уложив пристенный или кольцевой дренаж.

Внимание: С учетом удаления плодородного слоя, замены его нерудным материалом фундамент 30 – 40 см толщины заглубляется в грунт на 10 – 20 см максимум. Поэтому потребуется либо кирпичный цоколь, либо монолитные балки под несущими стенами, выполняющие ту же функцию увеличения расстояния между землей, стеновыми материалами.

Высота плавающей плиты над поверхностью

Согласно нормативам СП 21.13330 плитный фундамент можно заглублять на любое расстояние, ориентируясь на уровень УГВ, состав почвы. Однако, чем выше расположена плита над поверхностью, тем больше ресурс у стеновых материалов. Например, ремонтопригодность нижних венцов сруба гораздо выше, если они находятся над землей.

Поэтому для брусовых, бревенчатых срубов обычно применяются плиты с ребрами жесткости:

  • чашеобразная – отливается плита, после набора прочности бетона монтируется опалубка, изготавливаются ж/б балки под несущими стенами
  • перевернутая чаша – наружные щиты опалубки выше, внутренние остаются под бетонной конструкцией на весь период эксплуатации, внутренний периметр заполняется песком либо укладывается пенополистирол для утепления конструкции

На пучинистых грунтах необходим расчет сечения арматуры, ячейки сетки нижнего, верхнего пояса. Запрещено жестко связывать фундаменты присторев, отмостку с плавающей плитой. Различные нагрузки, неравномерное промерзание почв под этими конструкциями могут привести к раскрытию трещин в железобетоне.

В этом случае расчет производится на растяжение подошвы от сборных нагрузок, верхней поверхности плиты при возникновении сил пучения.

Внимание: Нижняя сетка может изготавливаться из прутков 10 – 16 мм, так как сборные нагрузки присутствуют всегда. Нижняя сетка вяжется из стержней 8 – 14 мм, поскольку вспучивание частично уравновешивается весом дома.

Таким образом, плитный фундамент для надворных построек имеет толщину от 10 см. Для опирания коттеджа потребуется расчет несущей способности. На выбор толщины влияет размер защитного слоя бетона, минимально допустимое расстояние между арматурными сетками.

Стальные пластины - размер и вес

Толщина и вес стального листа - британские единицы

900 08
Толщина номинального размера
(дюймы)
Вес
(фунт / фут 2 )
3/16 7,65
1/4 10,2
5/16 12,8
3/8 15,3
7/16 17 .9
1/2 20,4
9/16 22,9
5/8 25,5
11/16 28,1
3/4 30,6
13/16 33,2
7/8 35,7
1 40,8
1 1/8 45,9
1 1/4 51.0
1 3/8 56,1
1 1/2 61,2
1 5/8 66,3
1 3/4 71,4
1 7/8 76,5
2 81,6
2 1/8 86,7
2 1/4 91,8
2 1/2 102
2 3/4 112
3 122
3 1/4 133
3 1/2 143
3 3/4 153
4 163
4 1/4 173
4 1/2 184
5 204
5 1/2 224
6 245
6 1/2 5
7 286
7 1/2 306
8 326
9 367
10 408
  • 1 дюйм = 25.4 мм
  • 1 фунт / фут 2 = 4,88 кг / м 2

Стальные листы и пластины обычно хранятся на складе шириной 36, 48 и 60 дюймов и 96, 120 дюймов, и длина 144 дюйма.

Пример - вес стального листа

Вес стального листа толщиной 1 дюйм 36 дюймов (3 фута) x 96 дюймов (8 футов) с весом 40,8 фунта / фут 2 (из таблицы выше) можно рассчитать как

W = (40,8 фунт / фут 2 ) (3 фута) (8 футов)

= 979 фунтов

Расчет веса стального листа

Вес на кв.футов горячекатаного листа из мягкой стали можно рассчитать как

W = 40,8 т (1)

, где

W = вес стального листа (фунт / фут 2 )

t = толщина листа (дюймы)

Вставка 3D-компонентов с помощью Engineering ToolBox Sketchup Extension

Калькулятор веса стального листа - британские единицы

ширина (дюймы)

длина (дюймы)

толщина (дюймы) )

плотность (фунт / фут 3 )

Толщина и вес стального листа - метрические единицы

900

Стальные листы и плиты обычно имеют размер 2000 мм x 3000 мм.

Вес на квадратный метр горячекатаных листов из низкоуглеродистой стали можно рассчитать как

W = 7,85 т (2)

, где

W = вес стального листа (кг / м 2 )

t = толщина листа (мм)

Калькулятор веса стального листа - метрические единицы

ширина (мм)

длина (мм)

толщина (мм)

плотность плотность (кг / м 3 )

Толщина листа

Мы делаем упор на наличие широкого диапазона толщины листа.Это предоставляет вам широкий спектр вариантов для вашего дизайна и производства, позволяя сократить производственный цикл.

В таблице ниже указаны значения толщины, доступные в каждой категории. Поэтому для конструкционной стали мы располагаем диапазон от 0 до 300 мм. Это не означает, что для каждой марки доступен весь диапазон толщин.

В таблице просто показано, что обычно доступно. Таким образом, вы можете найти пластины S355 J2 + N, доступные до 300 мм, а у S355 K2 + N - только до 200 мм.Однако в рамках имеющегося у нас запаса для каждого сорта большую часть времени вы можете ожидать найти листы указанной толщины.

Иногда вы этого не делаете, и это обычно происходит из-за большого спроса на определенную марку или толщину, и мы ждем поставки фрезерного станка для пополнения запасов.

В отличие от многих акционеров, которые снизили свои запасы за последние 5 лет, мы медленно и последовательно увеличиваем свои запасы и гордимся высокой доступностью, которую мы обеспечиваем нашим клиентам.

Мы указали толщину в дюймах рядом с каждым столбцом. Это только для ознакомления. У нас нет в наличии тарелок с британской системой единиц измерения, поэтому, если вам требуется пластина толщиной 1 дюйм, вам, как правило, будут предложены пластины толщиной 25 или 28 мм в зависимости от ваших конкретных потребностей и дизайна. В случае сомнений мы предложим пластину толще, чем вам требуется.

Более полный диапазон толщин доступен для заказа на заводе. Dillinger Hutte может произвести точную толщину, необходимую для вашей конструкции, в соответствии с EN10029 или другими соответствующими стандартами.

Доступная толщина листа

Это типичная толщина, доступная для каждой категории стали.Он изменен в зависимости от того, что доступно для каждого сорта, но вы обычно найдете доступность для большинства толщин от минимальной до максимальной. Это, конечно, зависит от уровня запасов и рыночных условий.
Толщина листа
(мм)
Вес
(кг / м 2 )
1.6 12,6
2,0 15,7
2,5 19,6
3 23,6
3,2 25,1
4 31,4
39,3
6 47,1
8 62,8
10 78,5
12,5 98.1
15 118
20 157
22,5 177
25 196
30 236
32 25 251
35 275
40 314
45 353
50 393
55 432
60 471 65 510
70 550
75 589
80 628
90 707
100 785
864
120 942
130 1051
150 1178
160 1256
180 1413
200 1570
250 1963
250 1963
6,69 48
Стальной лист для морских работ (мм) Стальной лист для морских работ (дюймы) Конструкционный стальной лист (мм) Конструкционный стальной лист (дюймы) Стали для сосудов под давлением ( мм) Сталь для сосудов под давлением (дюймы) Плита для судостроения (мм) Плита для судостроения (дюймы) Стальная плита, устойчивая к истиранию и износу (мм) Стальная плита, устойчивая к истиранию и износу (дюймы)
10 0.39 5 0,2 5 0,2 5 0,2 8 0,31
11 0,43 6 0,24 6 0,24 6 0,24 9 0,35
12 0,47 8 0,31 8 0,31 8 0,31 10 0,39
13 0.51 9 0,35 10 0,39 9 0,35 11 0,43
14 0,55 10 0,39 12 0,47 10 0,39 12 0,47
15 0,59 11 0,43 13 0,51 11 0,43 13 0.51
16 0,63 12 0,47 14 0,55 12 0,47 14 0,55
17 0,67 13 0,51 15 0,59 13 0,51 15 0,59
18 0,71 14 0,55 16 0,63 14 0.55 16 0,63
20 0,79 15 0,59 18 0,71 15 0,59 17 0,67
22 0,87 16 0,63 20 0,79 16 0,63 18 0,71
25 0,98 17 0,67 22 0.87 17 0,67 20 0,79
28 1,1 18 0,71 25 0,98 18 0,71 22 0,87
30 1,18 20 0,79 28 1,1 20 0,79 25 0,98
32 1,26 22 0.87 30 1,18 22 0,87 28 1,1
35 1,38 25 0,98 32 1,26 25 0,98 30 1,18
38 1,5 28 1,1 35 1,38 28 1,1 32 1,26
40 1.57 30 1,18 40 1,57 30 1,18 35 1,38
45 1,77 32 1,26 45 1,77 32 1,26 38 1,5
50 1,97 35 1,38 50 1,97 35 1,38 40 1.57
55 2,17 38 1,5 55 2,17 38 1,5 45 1,77
60 2,36 40 1,57 60 2,36 40 1,57 50 1,97
65 2,56 45 1,77 65 2,56 45 1.77 55 2,17
70 2,76 50 1,97 70 2,76 50 1,97 60 2,36
75 2,95 55 2,17 80 3,15 55 2,17 65 2,56
80 3,15 60 2,36 90 3.54 60 2,36 70 2,76
90 3,54 65 2,56 100 3,94 65 2,56 75 2,95
100 3,94 70 2,76 110 4,33 70 2,76 80 3,15
75 2.95 120 4,72 75 2,95 90 3,54
80 3,15 130 5,12 80 3,15 100 3,94
90 3,54 140 5,51 90 3,54 110 4,33
100 3.94 150 5,91 100 3,94 120 4,72
110 4,33 160 6,3 110 4,33
120 4,72 180 7,09 120 4,72
125 4.92 200 7,87 125 4,92
130 5,12 130 5,12
140 5,51 140 5,51
150 5.91 150 5.91
160 6.3
180 7,09
19027
19027 19027
200 7,87
2107
230 9.06
250 9.84
300 11,81

Толщина металлического листа и листа Какая разница?

Производство металла включает строительство металлических компонентов и конструкций различного назначения, все с разным весом, прочностью и т. Д.Прежде чем ваш проект может начаться, крайне важно, чтобы у инженера были все необходимые инструменты, чтобы процесс шел гладко.

Выбор подходящего металла для работы в промышленном корпусе не так сложен, как может показаться на первый взгляд. Вот объяснение свойств и различий в толщине металлического листа и листа.

Толщина листов и пластин

Металлический лист

Любой металлический лист толщиной 6 мм и более является листовым металлом.Металлические пластины известны своей долговечностью, поэтому их используют для строительства конструкций, требующих этого свойства.

Для этого типа металла не имеет значения, увеличивается ли общая масса в процессе изготовления металла. Это делает его идеальным для использования в автомобилестроении.

Листовой металл

Листовой металл может быть изготовлен из самых разных металлов, например:

  • Алюминий

  • Сталь

  • C напротив

  • Латунь

  • Титан

  • Олово

  • Никель

Он всегда тоньше 6 мм, но толще фольги .Этот вид металла несколько тонкий и недостаточно прочный, поэтому он часто гофрирован, чтобы придать ему дополнительную прочность без увеличения массы.

Вот несколько примеров того, для чего можно использовать листовой металл.

  • Архитектурные материалы

  • Автомобильная промышленность

  • Компьютеры

  • Мусорные контейнеры

  • Шкафы электрические

  • Сборные резервуары

  • Вагоны

  • Стиральные машины

Отличия

Есть только одно различие между листовым металлом и листовым металлом - это толщина (или калибр, , как мы говорим в промышленности).Более толстый металл будет иметь номер меньшего калибра , и аналогично более тонкий металл будет иметь номер большего калибра. Чаще всего используются датчики от 7 до 30.

Хотя на первый взгляд это может показаться не таким уж большим делом для новичка, важно научиться различать эти два типа металлов, чтобы подходящие металлы использовались для конкретного применения.

Обрабатывающая промышленность

Изготовление металла - важный процесс в обрабатывающей промышленности, поскольку он обеспечивает набор компонентов, которые используются для промышленных, транспортных, научных, военных и других целей.Создание сложных компонентов, необходимых в этих отраслях, требует опыта, но при правильном обучении и экспертном вкладе желаемый результат достижим.

Изучение толщины плиты | Piping Technology & Products, Inc.

Скачать PDF

Хомуты

PT&P производит ряд стандартных зажимов для труб обычных размеров. Они сделаны из углеродистой стали и оцинкованы или оставлены черными. Кроме того, мы часто производим зажимы на заказ для специальных применений.Примерами таких применений являются высокие температуры, требующие легированной стали, или приложения, требующие нестандартных размеров.

PT&P обычно анализирует такие специальные конструкции с помощью анализа методом конечных элементов. Одна из причин этого - убедиться, что конструкция имеет достаточную прочность, чтобы выдерживать ожидаемые нагрузки. Это также делается для того, чтобы увидеть, можно ли сделать зажим более экономичным и при этом удовлетворительно функционировать.

Зажимы FEA и специальной конструкции

Недавние примеры включают два зажима типа Figure 80 для высокотемпературных применений.Хомуты Рисунок 80 - это сверхмощные хомуты с тремя болтами для труб. Из-за высоких температур они были изготовлены из легированной стали A387 Grade 91. Эта сталь содержит 9% хрома, 1% молибдена и небольшое количество ниобия и ванадия. Оба зажима предназначены для 24-дюймовых труб, один - на нагрузку 68 200 фунтов, а другой - на 33 500 фунтов.

Результаты: испытание зажимом № 1

Первоначальная МКЭ проводилась на зажиме, рассчитанном на нагрузку в 68 200 фунтов. Для этой нагрузки программа PT&P Clamp Sizing потребовала создания зажима из двух стальных полос толщиной 2 дюйма и шириной 12 дюймов.В этом случае требовалось, чтобы МКЭ обнаружил максимальное напряжение 6150 фунтов на квадратный дюйм. Это значительно меньше допустимого напряжения для стали при рабочей температуре 900 10. В результате толщина зажима была уменьшена до 1-1 / 2 дюйма. Было подтверждено, что напряжения снова были ниже допустимых.

Хомут 12 x 2 "для трубы 24" с нагрузкой 68 200 фунтов

Результаты: испытание зажимом № 2

Второй КЭА проводился на зажиме, рассчитанном на нагрузку 33 500 фунтов.Согласно стандартной программе определения размеров PT&P, конструкция этого зажима была изготовлена ​​из стали 1-1 / 2 "x 10". FEA обнаружил максимальное напряжение 4250 фунтов на квадратный дюйм, что значительно ниже допустимого значения 10300 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, инженеры PT&P уменьшили размер зажима до 1-1 / 4 "x 8", в результате чего напряжение составило 7331 фунт / кв. Дюйм.

Зажим 1-1 / 2 x 10 дюймов для трубы 24 дюйма с нагрузкой 33 500 фунтов

Выводы

В этом анализе мы предположили, что радиус изгиба ушей равен 1.В 5 раз больше толщины пластины. Это значение рассчитывается и используется на практике в PT&P. AISC рекомендует, чтобы значения были в три раза больше толщины пластин толщиной от 1 до 1-1 / 2 дюйма и в четыре раза больше для большей толщины. Анализ методом конечных элементов показывает, что большие радиусы приводят к меньшим напряжениям. Эти случаи доказывают, что анализ методом конечных элементов в PT&P привел к значительному снижению затрат для наших клиентов за счет оправдания использования меньшего количества стали.

Глобальное влияние температуры мантии и толщины плит на внутриплитный вулканизм

Томографическая модель

Для этого исследования мы в основном использовали томографическую модель SL2013sv 21 .В этой глобальной модели верхней мантии используются объемные и поверхностные волны, которые включают как фундаментальные, так и более высокие моды с периодами 11–450 с. Всего было проанализировано ~ 750 000 сейсмограмм по исх. 21 и несоответствия были рассчитаны путем сравнения наблюдаемых и рассчитанных форм сигналов (≤18-й обертон). Примечательно, что модель SL2013sv инвертирует структуру земной коры в процессе оптимизации, тогда как другие глобальные модели в основном, но не всегда, используют определенную априорную архитектуру земной коры. Модель SL2013sv имеет вертикальное разрешение 25–50 км, и тесты на шахматной доске демонстрируют, что детали диаметром ~ 600 км могут четко различаться на литосферных глубинах.В областях с большим охватом траектории луча (например, в Северной Америке, Европе) детали более мелкого масштаба должны быть разрешены. Здесь эта модель показана относительно эталонной модели АК-135, пересчитанной для эталонного периода 50 секунд и немного измененной после предварительной оптимизации 71 . Эта эталонная модель также включает изменяющуюся в латеральном направлении структуру земной коры, которая изначально основана на CRUST2.0 и постоянно обновляется во время оптимизации 21,49 . Описания томографических моделей CAM2016Vsv, SEMUCB-WM1 и S40RTS приведены в дополнительной информации 19,22,34 .

Преобразование скорости поперечной волны в температуру

Мы используем схему преобразования V с -в- T для оценки изменений температуры верхней мантии по скоростям поперечных волн. Температурная модель, используемая в нашем исследовании, создана путем применения эмпирического подхода [см. 27 к томографической модели SL2013sv 21 . Эта схема была первоначально разработана исх. 26 , и он был обновлен для использования эмпирической формулы, которая описывает V s как функцию давления и температуры 13 .{0} \), \ (\ frac {\ partial {\ mu} _ {U}} {\ partial T} \), \ (\ frac {\ partial {\ mu} _ {U}} {\ partial P } \), ν r , E a , V a и \ (\ frac {\ partial {T} _ {s}} {\ partial z } \), которые представляют нерелаксированный модуль сдвига при поверхностных давлениях и температурах, как модуль сдвига изменяется как функция температуры, как модуль сдвига изменяется как функция давления, вязкость сдвига для эталонного давления, температуры и размера зерна ( 1200 ° С, 1.5 ГПа, 1 мм), энергии активации, активационного объема и температуры солидуса как функции глубины соответственно.

Все семь эмпирически определенных параметров могут изменяться в физически приемлемых пределах (например, ссылки 13,26,72 ). Результирующая параметризация V s ( T , P ) калибруется путем минимизации четырех функций несоответствия между наблюдаемыми и вычисленными значениями в отношении четырех различных наборов ограничений (т.е.е., H 1 - H 4 ). Для океанической литосферы V s варьируется в зависимости от глубины и возраста плит 12 . Профили океанических плит, параллельные растяжению плит (т. Е. Выкидные линии), взятые из томографической модели SL2013sv, усредняются и определяется V s как функция глубины и возраста плит. Эти составные томографические профили сравниваются со значениями V s , оцененными путем применения параметризации V s -to- T к модели охлаждения океанической плиты 29 . H 1 затем вычисляется путем вычисления среднеквадратичного несоответствия между наблюдаемыми и рассчитанными профилями V s на глубинах 75 и 100 км 27 . Модели охлаждения океанических плит могут использоваться только для минимизации разницы между наблюдаемыми и расчетными значениями V s на глубинах ≤125 км 29 . Следовательно, вторая функция несоответствия, H 2 , строится на глубинах ниже верхнего теплового пограничного слоя (т.е.е., от> 225 до 400 км). V s значений как функция глубины для томографической модели SL2013sv усредняются по океанским регионам и сравниваются со значениями V s , оцененными на основе изоэнтропы 1333 ° C, рассчитанной для перидотита с использованием материальных констант из ссылки. 42 . Предполагается, что и модель охлаждения океанической плиты, и температурный профиль конвективной мантии имеют T p 1333 ° C 27,29,42 .Мантия со значением T p , равным 1333 ° C, в окончательной модели считается при температуре окружающей среды. Эти полученные эмпирическим путем параметры используются для прогнозирования затухания поперечной волны, Q -1 (ссылка 73 ). Расчетное значение Q −1 можно сравнить с оценкой затухания сейсмических волн на глубинах> 150 км под старым дном океана (> 100 млн лет, 74 ). Несоответствие между наблюдаемыми и прогнозируемыми значениями Q -1 , H 3 вычисляется для этих местоположений.{4} {w} _ {i}. $$

(2)

w 1 - w 4 - весовые коэффициенты со значениями 10, 1, 2 и 2 соответственно 27 . См. Ссылки. 27 и 47 для подробного объяснения этой параметризации V s -to- T .

Статистический критерий Колмогорова – Смирнова

Двухвыборочный критерий Колмогорова – Смирнова используется для расчета вероятности того, что две кумулятивные функции распределения, CDF, взяты из одного и того же эталонного распределения 30 .{2}} {n + m} \ right), $$

(3)

, где D - статистика критерия Колмогорова – Смирнова (т. Е. Максимальная разница величин между двумя CDF). D может варьироваться от 0 до 1. м и n - количество выборок в каждой CDF, которые в данном случае представляют собой пространственное распределение данных (то есть скорость поперечной волны или толщину литосферы) по поверхности Земли. и подмножество этого распределения, которое содержит, соответственно, недавний внутриплитный вулканизм.

База данных 1 используется для определения мест недавнего внутриплитного вулканизма. Здесь База данных 1 фильтруется для удаления образцов, возраст которых превышает 10 млн лет, и образцов, которые находятся на расстоянии> 400 км от предполагаемого места извержения. Обратите внимание, что мы не фильтруем содержание MgO. Для простоты анализа мы разделили поверхность Земли на интервалы 1 ° × 1 °, где p - общее количество интервалов. Подмножество бункеров, содержащих внутриплитные вулканические породы, обозначено как q . Чтобы избежать искажения этого анализа из-за передискретизации на высоких широтах, количество интервалов в каждом распределении, p и q , взвешивается по широте каждого интервала (т.е.{q} \ frac {\ pi \ cos {\ phi} _ {i}} {2} $$

(4)

где \ (\ frac {\ pi} {2} \) - глобальное среднее взвешивание ячейки. Таким образом, один интервал на экваторе в распределении p будет считаться ≈1,6 интервала, в то время как интервал на 80 ° северной широты будет считаться ≈0,3 интервала. Вероятность того, что интервалы 1 °, содержащие внутриплитные вулканические образцы, распределены случайным образом, так что подавляющее большинство находится над областями с отрицательными Δ V s , составляет <1 из 10 100 .Вероятность того, что бункеры, содержащие внутриплитные вулканические образцы, распределены случайным образом, так что они лежат над тонкой (<100 км) литосферой, составляет <1 из 10 150 .

Коэффициент корреляции

Качество корреляции между двумя наборами данных, например между La / Sm и Δ V s , может быть определено с использованием коэффициента корреляции произведения Пирсона, R . {2}}.$$

(7)

Чтобы определить статистическую значимость этих корреляций, мы можем использовать либо коэффициент корреляции совокупности, либо справочную таблицу критических значений t -тест, которые определяют наименьшее значение R , которое можно отличить от 0 для данный размер выборки. Для этих вычислений предела значимости мы применяем весовой коэффициент 1 ко всем ячейкам.

Анализ главных компонентов

Перед проведением анализа главных компонентов База данных 1 фильтруется так, чтобы только образцы с 9

Чтобы построить синтетический набор данных, концентрации элементов рассчитываются с использованием модели INVMEL для диапазона значений T p , толщины литосферы и состава мантии. Случайные распределения T p , толщины литосферы и ε Nd генерируются с использованием гауссовых распределений, каждое из которых определяется средним и стандартным отклонением 1350 ° C и 40 ° C, 55 км и 8 км, и 5 и 2 соответственно. Внешние пределы для T p , мощности литосферы и ε Nd установлены на уровне 1250–1450 ° C, 35–75 км и 0–10 соответственно.Наконец, результирующие значения T p , мощность литосферы и ε Nd округлены до ближайших 5 ° C, 1 км и 0,25 соответственно. В каждом случае генерируется 150 значений, и эти значения объединяются для описания серии входных параметров для 150 моделей INVMEL. Концентрации Ba, Nb, K, La, Nd, Zr, Sm и Yb, рассчитанные для этих прогонов модели, затем моделируются с использованием анализа главных компонентов. Эта процедура повторяется 99 раз.

Геохимическая оценка

T p

Геохимическая модель INVMEL-v12 используется для расчета концентраций редкоземельных элементов (РЗЭ), генерируемых плавлением мантии для различных значений T p и толщины литосферы 41 .Концентрация каждого РЗЭ в мгновенном расплаве c l и концентрация в остатке c s связаны друг с другом двумя уравнениями, которые необходимо решать одновременно. Эти уравнения:

$$ \ frac {d {c} _ {{\ mathrm {s}}}} {dX} = \ frac {{c} _ {{\ mathrm {s}}} - {c} _ {{\ mathrm {l}}}} {1-X} \ quad {\ rm {and}} \ quad {c} _ {{\ mathrm {l}}} = \ frac {{c} _ {{\ mathrm {s}}} (1-X)} {\ bar {D} - \ bar {P} X}, $$

(8)

, где X - общая удаленная фракция расплава, \ (\ bar {D} \) - коэффициент объемного распределения для любого данного элемента в твердой совокупности, а \ (\ bar {P} \) - коэффициент объемного распределения для плавильного агрегата 75 . {{\ mathrm {bulk}}} = 200 \).Используя параметризацию плавления исх. 42 и принимая значение ε Nd, равное 10, значение T p = 1312 ± 28 ° C требуется для образования 6,9 ± 2,2 км океанической коры на срединно-океаническом хребте, предполагая треугольную форму. геометрия расплава 29 . Таким образом, мы предполагаем, что 1312 ° C является значением окружающей среды T p . В мантии присутствующая глиноземистая фаза варьируется в зависимости от глубины между плагиоклазом, шпинелью и гранатом.Пропорции минералов, используемые в каждом поле стабильности, приведены в дополнительной таблице 6. Зона перехода плагиоклаз-шпинель установлена ​​на 25–35 км, а зона перехода шпинель-гранат установлена ​​на 63–72 км 2,37 .

Коэффициент объемного распределения ассоциации плавления \ (\ bar {P} \) рассчитывается для определения концентрации РЗЭ в фазе расплава. Модель INVMEL включает два режима плавления: один режим, при котором присутствуют все минералы, перечисленные в дополнительной таблице 6; и второй режим, при котором наиболее легкоплавкие минералы истощаются, оставляя только оливин и ортопироксен.Весовая доля каждого минерала, присутствующего в исходной области, определяется формулой F n , где n = 1, 2, 3, 4, 5 и 6 относятся к оливину, ортопироксену, клинопироксену, плагиоклазу, шпинель и гранат соответственно. Точка, в которой клинопироксен и глиноземистые фазы (т.е. плагиоклаз, шпинель и гранат) истощаются, обозначается как X 1 . Предполагается, что X 1 находится там, где X = 0.{N} {p} _ {n} {D} _ {n}, $$

(14)

$$ {\ rm {if}} \; X \, \ ge \, {X} _ {1}, \ \ \ \ bar {D} = \ frac {{F} _ {1} {D} _ {1} + {F} _ {2} { D} _ {2}} {{F} _ {1} + {F} _ {2}} \ \ \ {\ rm {and}} \ \ \ \ bar {P} = {p} _ {1} {D} _ {1} + {p} _ {2} {D} _ {2}, $$

(15)

где N - общее количество минеральных фаз.

Чтобы вычислить коэффициент объемного распределения для данного элемента в твердом комплексе, \ (\ bar {D} \), необходимо параметризовать коэффициенты распределения для каждого минерала: D i . {v +} \) 78 .Константы, необходимые для расчета D i для РЗЭ в клинопироксене, плагиоклазе и гранате в зависимости от давления, температуры и химического состава, перечислены в дополнительных таблицах 8 и 9. Разделение РЗЭ на гранат определяется долей присутствует пироп, PYR, и может быть рассчитано из

$$ {\ rm {PYR}} = \ frac {{\ rm {Mg}} {{\ rm {O}}} _ {{\ rm {mol}} } (1- \ frac {{\ rm {C}} {{\ rm {r}}} _ {2} {{\ rm {O}}} _ {3 {\ rm {mol}}}} {{ \ rm {C}} {{\ rm {r}}} _ {2} {{\ rm {O}}} _ {3 {\ rm {mol}}} + {\ rm {A}} {{\ rm {l}}} _ {2} {{\ rm {O}}} _ {3 {\ rm {mol}}}})} {{\ rm {Fe}} {{\ rm {O}}} _ {{\ rm {mol}}} + {\ rm {Mg}} {{\ rm {O}}} _ {{\ rm {mol}}} + {\ rm {Ca}} {{\ rm { O}}} _ {{\ rm {mol}}}}, $$

(17)

, где MgO моль , Cr 2 O 4 моль , Al 2 O 3 моль , FeO моль , MgO моль , CaO моль - массовая доля каждого оксида в гранате. разделенные на их соответствующие молекулярные массы (дополнительная таблица 7 79 ).{{\ mathrm {M1}}} = {x} _ {{\ mathrm {TiO}}} + \ frac {1} {2} ({x} _ {{\ mathrm {Al}} _ {2} { \ mathrm {O}}} - 2 {x} _ {{\ mathrm {TiO}}} - {x} _ {{\ mathrm {Na}} _ {2} {\ mathrm {O}}} - {x } _ {{{\ mathrm {K}}} _ {2} {\ mathrm {O}}}), $$

(20)

, где x i , i моль , C i и O i - пропорции оксида i внутри клинопироксена, массовая доля оксида i в клинопироксене, разделенного на его молекулярную массу, количество катионов в оксиде и , количество атомов кислорода в оксиде и , указанные в дополнительной таблице 7, соответственно.

Процедура поиска по сетке

Перед сравнением рассчитанных концентраций РЗЭ, \ ({{\ mathscr {C}}} _ {m} \), с наблюдаемыми концентрациями РЗЭ, \ ({{\ mathscr {C}}} _ {o } \) наблюдаемые концентрации скорректированы на фракционную кристаллизацию оливина. Для каждого образца рассчитывается доля оливина, которая должна быть добавлена ​​в расплав, × ол , чтобы гарантировать, что расплав находится в равновесии с оливином с содержанием форстерита 90%. Уравнения исх. 4 , предполагая Fe 3+ / ∑Fe = 0.15 43 . Используется среднее значение χ ol для всех проб в пределах данной вулканической провинции, и предполагается, что в кумулятивном оливине отсутствуют РЗЭ. Скорректированные наблюдаемые концентрации РЗЭ, \ ({{\ mathscr {C}}} _ {c} \), поэтому даются как

$$ {{\ mathscr {C}}} _ {c} = {{\ mathscr { C}}} _ {o} (1 - {\ chi} _ {{\ mathrm {ol}}}). $$

(21)

Чтобы определить ту модель, которая лучше всего соответствует скорректированным концентрациям РЗЭ, \ ({{\ mathscr {C}}} _ {c} \) сравнивается с \ ({{\ mathscr {C}}} _ {m} \ ), рассчитанные для каждой пары значений T p и a с интервалами 1 ° C и 1 км соответственно. T p колеблется от 1250–1550 ° C до a колеблется от 30 до 100 км. В некоторых пробах не зарегистрированы концентрации всех 14 РЗЭ. Чтобы гарантировать постоянство средних концентраций РЗЭ, если <50% образцов фиксируют концентрации для данного элемента, он не учитывается при расчете несоответствия. После этого процесса отбора, если количество РЗЭ, содержащихся в провинции, N , меньше 7, тогда T p и a не регистрируются для этой конкретной провинции.{2}} \ right)}, $$

(22)

, где σ c - стандартное отклонение \ ({{\ mathscr {C}}} _ {c} \) для каждой провинции. Наиболее подходящая пара значений T p и a считается глобальным минимумом для H . Если значение H в глобальном минимуме> 1, тогда T p и a не записываются для этой провинции. Приемлемыми являются модели, в которых значение H <1.5 × глобальный минимум. Ошибки для каждой оценки T p и показывают этот диапазон допустимых значений.

Роль толщины стального листа в формировании остаточного напряжения и поведении трещин при резке пламенем

Механические свойства исследуемых сталей определялись путем измерения твердости и испытаний на растяжение. Результаты, представленные в Таблице III, показывают, что средняя твердость (профили твердости в направлении толщины) пластины уменьшается с увеличением толщины.Аналогичные наблюдения можно сделать и в случае прочности на разрыв ( R м ). Процент уменьшения площади излома ( Z pct) самый низкий для 20-миллиметровой пластины и самый высокий для 60-миллиметровой пластины. Кроме того, как видно из значений Z, все исследованные стали демонстрируют пластичность в исходном состоянии. Кроме того, таблица III показывает, что исходный размер зерна аустенита (PAGS) является наименьшим для пластины толщиной 20 мм и увеличивается с увеличением толщины пластины.

Таблица III Начальные механические свойства исследуемых сталей

СЭМ-микрофотографии от центральной линии образцов стального листа представлены на рисунке 2. Центральная структура образца 20-мм пластины состоит из реечного мартенсита (рисунок 2 (а)). Структура образца пластины диаметром 40 мм по средней линии состоит из смеси бейнита и реечного мартенсита (рис. 2 (б)). Центральная микроструктура пластин диаметром 60 мм состоит в основном из бейнита (рис. 2 (в)). Однако в микроструктуре средней линии 60-мм пластины также может быть небольшое количество реечного мартенсита.

Рис. 2

СЭМ-микрофотографии образцов стальных листов ( a ) 20 мм, ( b ) 40 мм и ( c ) 60 мм

Значения твердости, представленные в Таблице III, являются средними профили твердости, измеренные в направлении толщины исследуемых пластин. На рис. 3 представлены профили твердости (по десять профилей от каждого образца) в направлении толщины пластин толщиной 20, 40 и 60 мм. Профили твердости от 20-миллиметровой пластины указывают на несколько пиков твердости в средней части пластины.У 40-миллиметрового листа больше колебаний значений твердости в средней части по сравнению с профилями твердости 20-миллиметрового листа. Есть не только пики твердости, но и более мягкие области в диапазоне толщины от 15 до 25 мм. Профили твердости 60-мм пластины показывают устойчивое снижение твердости с увеличением расстояния от верхней или нижней поверхности пластины к центру пластины. Центральная область (от ~ 25 до 35 мм) состоит из областей низкой твердости с пиками высокой твердости.Как правило, профили на Рисунке 3 показывают, что колебания значений твердости увеличиваются с увеличением толщины листа.

Рис. 3

Профили твердости (HV 5 кг) в направлении толщины при исследуемой толщине листа: 20, 40 и 60 мм (обратите внимание на различную шкалу толщины в каждом профиле твердости)

Испытания на ударную вязкость с V-образным надрезом по Шарпи были проведены для определения ударной вязкости исследуемых стальных пластин. Как показано на рисунке 4, для всех испытанных стальных листов результаты аналогичны в продольном и поперечном направлениях по отношению к направлению прокатки.Однако значения ударной вязкости (продольной и поперечной при толщине 0,5) у 40-миллиметровых пластин выше, чем у 20-миллиметровых пластин. Сравнение пластин толщиной 40 и 60 мм показывает, что пластины толщиной 40 мм имеют более высокие значения ударной вязкости при толщине 0,5, тогда как при толщине 0,25 ситуация сохраняется. Другими словами, в испытанных случаях для листа толщиной 40 мм наибольшая ударная вязкость была измерена при толщине 0,5, а для пластины толщиной 60 мм - при толщине 0,25. Кроме того, были проведены испытания на ударную вязкость в направлении толщины 60-миллиметровых листов, и результаты были намного ниже по сравнению с поперечным и продольным направлениями (рис. 4).

Рис. 4

Испытание на удар по Шарпи с V-образным надрезом дает результаты в продольном и поперечном направлениях относительно направления прокатки. Кроме того, пластина диаметром 60 мм была также испытана в направлении толщины (обратите внимание на другую шкалу температур в результатах для 60 мм).

Испытания на ударную вязкость в направлении толщины были выполнены в двух разных местах надреза (в среднем три повтора на место надреза. ): в областях сегрегации и рядом с областями сегрегации, как показано на рисунке 1 (местоположение сегрегации было определено по протравленным образцам).На рисунке 5 показано, что место проведения испытания на удар влияет на значения энергии удара. Образцы, у которых есть выемка в области сегрегации, имеют несколько более низкие характеристики ударной вязкости по сравнению с образцами, у которых есть выемка рядом с сегрегацией. На рис. 6 показаны микрофотографии поверхностей изломов на сегрегации (а) и рядом с сегрегацией (b), полученные с помощью СЭМ, при температурах испытаний - 10 ° C, 0 ° C, 22 ° C и 60 ° C. Поверхности излома в обоих испытательных точках имеют характеристики хрупкого излома (примеры показаны на Рисунке 6 черными стрелками), такие как плоскости спайности и формы реки.Кроме того, на Рисунке 6 (а) поверхность излома при температуре испытания -10 ° C содержит межкристаллитную область излома. При повышении температуры испытания поверхности излома содержат все большее количество характеристик вязкого разрушения, таких как впадины (примеры показаны на Рисунке 6 белыми стрелками). Кроме того, поверхности излома на сегрегации (Рисунок 6 (a)) демонстрируют более хрупкие характеристики излома по сравнению с поверхностями излома рядом с сегрегацией (Рисунок 6 (b)).

Фиг.5

Испытания на ударную вязкость с V-образным надрезом по Шарпи в направлении толщины с определенными местоположениями надрезов (сегрегация и рядом с сегрегацией) образцов пластин диаметром 60 мм

Рис. Направление толщины 60-мм образца: расположение надреза ( a ) на сегрегации и ( b ) рядом с сегрегацией. Примеры характеристик хрупкого и вязкого разрушения отмечены на изображениях черными и белыми стрелками, соответственно

На рисунке 7 представлены результаты измерений остаточных напряжений.Можно видеть (рисунки 7 (a), (c) и (f)), что 20-миллиметровые пластины имеют самую большую область сжимающего напряжения вблизи кромки реза (<1 мм) и что значения сжимающего напряжения уменьшаются как толщина пластины увеличивается. Кроме того, лист толщиной 20 мм имеет самые низкие значения остаточного напряжения при растяжении по сравнению с листами диаметром 40 и 60 мм при скорости резания 150 мм / мин. Однако при увеличении скорости резания до 300 и 500 мм / мин пиковые значения растягивающего напряжения практически идентичны, с небольшими отклонениями между исследуемыми толщинами пластин.Пластина толщиной 20 мм имеет самый высокий пик растягивающего напряжения при скорости резания 300 мм / мин. На рисунках 7 (b), (d) и (f) сравниваются остаточные напряжения, возникающие при различных параметрах резания для каждой толщины листа. Можно видеть, что 150 мм / мин создают самые сжимающие напряжения на кромке среза и самые низкие растягивающие напряжения в 20-миллиметровых пластинах. Однако, что касается более высоких скоростей резания, очень высокая скорость 700 мм / мин приводит к наименьшей области растягивающего напряжения. Кроме того, пик растягивающего напряжения при 700 мм / мин не такой широкий, как пик при скоростях резания 300 и 500 мм / мин.Низкая скорость резания 150 мм / мин создает самое высокое остаточное напряжение сжатия также и в 40-миллиметровых листах. Однако значения растягивающего напряжения одинаковы для всех скоростей резания. В образце диаметром 40 мм предварительный нагрев создает большее напряжение сжатия в области поверхности, но не влияет на пик растягивающего напряжения. В пластинах диаметром 60 мм скорость резания 150 мм / мин также создает наибольшее сжимающее напряжение на поверхности. Как и в случае 40-миллиметровых образцов, пиковые значения растягивающего напряжения аналогичны между скоростями резания 150, 300 и 500 мм / мин.Однако в образце диаметром 60 мм предварительный нагрев увеличивает сжимающее напряжение у поверхности и снижает растягивающее напряжение глубже в пластине.

Рис. 7

Профили остаточных напряжений в направлении толщины (90 °). Влияние толщины на профили остаточного напряжения при скоростях резания ( a ) 150, ( c ) 300 и ( e ) 500 мм / мин. Влияние параметров резания в профилях остаточных напряжений при определенных толщинах стали: ( b ) 20, ( d ) 40 и ( f ) 60 мм.(Для интерпретации цветовых обозначений на этих рисунках читатель отсылается к веб-версии этой статьи)

На рис. 8 представлены профили твердости, измеренные по кромкам, вырезанным пламенем, исследуемых стальных пластин. Каждый образец газовой резки образовывал область высокой твердости около кромки реза, после чего уровни твердости начинали снижаться примерно на 0,7–0,9 мм от кромки реза. Самые низкие значения твердости располагаются после падения твердости, и впоследствии твердость постепенно увеличивается по направлению к твердости исходной структуры.Однако после самых низких значений твердости увеличение твердости у пластин диаметром 40 мм меньше, чем у пластин диаметром 20 мм, и уровни твердости почти постоянны в пластинах диаметром 60 мм после падения твердости. На рис. 8 показано, что при низкой скорости резания около режущей кромки получается несколько более широкая область высокой твердости. По мере увеличения скорости резания ширина области высокой твердости уменьшается. Однако различия между разными скоростями резания незначительны.

Рис.8

Профили твердости исследуемых толщин пластин по глубине: ( a ) 20 мм, ( b ) 40 мм и ( c ) 60 мм резка с различными параметрами газовой резки

Газопламенная резка создает ЗТВ на режущей кромке толстых износостойких стальных пластин с тремя различными микроструктурными областями: мартенситная область, двухфазная область и закаленная исходная структура.[9] Кроме того, предварительно нагретые образцы имели микроструктурные области, аналогичные образцам, вырезанным пламенем без предварительного нагрева. Область, ближайшая к кромке реза, полностью аустенизируется во время газовой резки и образует мартенсит во время быстрого охлаждения. Эта область была одинаковой для всех исследованных толщин пластин. На рис. 9 показаны области мартенсита, сформированные на режущей кромке пластин толщиной 20, 40 и 60 мм при скорости резания 300 мм / мин. Расположение изображений было от центральной линии образца и с глубины 0.4 мм от поверхности среза.

Рис. 9

Недавно сформированные мартенситные области пластин диаметром 20, 40 и 60 мм, полученные при скорости газовой резки 300 мм / мин. Изображения получены от центральной линии образцов на глубине 0,4 мм.

После вновь образованного мартенсита имеется двухфазная область, состоящая из мартенсита и закаленной исходной структуры. Аустенизация происходит неоднородно на границах зерен исходного аустенита, и во время охлаждения аустенизированные области образуют тонкую решетчатую структуру мартенсита в двухфазной области.Остальная часть конструкции между аустенизированными участками закаляется в процессе резки. На рисунке 10 показаны двухфазные области от центральной линии исследуемых пластин диаметром 20, 40 и 60 мм, изготовленных со скоростью резки 300 мм / мин.

Рис. 10

Двухфазные области от центральной линии 20-, 40- и 60-миллиметровых пластин, полученных при скорости газовой резки 300 мм / мин.

После двухфазной области остальная часть ЗТВ состоит из исходной структуры, которая закаляется в процессе резки.Эффект закалки постепенно снижается по мере углубления в недра. На рис. 11 показаны микрофотографии осевой линии исследуемых пластин диаметром 20, 40 и 60 мм из закаленной области (1,6 мм от поверхности реза), сформированной с использованием скорости резания 300 мм / мин.

Рис. 11

Закаленные области (1,6 мм от поверхности реза) пластин диаметром 20, 40 и 60 мм, сформированные при скорости резания 300 мм / мин

После газовой резки образцы исследовались ультразвуком .Как показано на Рисунке 12, после газовой резки в пластинах диаметром 20 мм не было обнаружено трещин. Однако при осмотре были обнаружены три (1 трещина / 1600 мм) и четыре трещины (1 трещина / 975 мм) в пластинах диаметром 40 и 60 мм соответственно. Также следует отметить, что в предварительно нагретых образцах трещин не обнаружено. Обнаруженные трещины располагались непосредственно под поверхностью разреза в центральной области (, т. Е. , около средней плоскости) пластин. Нормаль трещины была параллельна направлению толщины пластины.

Рис. 12

Образцы листов различной толщины, подвергнутые газовой резке, прошедшие ультразвуковой контроль

6.8: Концепция эквивалентной толщины

Плотно расположенные и слабые ребра жесткости следуют по линии отклонения пластины, к которой они прикреплены. Основным механизмом противодействия нагрузкам является гибка пластин с добавлением ребер жесткости. Решение для пластины все еще актуально, но толщину пластины необходимо увеличить, чтобы получить эквивалентную толщину \ (h_ {eq} \). В задаче изгиба пластины эквивалентность должна основываться на равном моменте инерции двух конструкций, рисунок (\ (\ PageIndex {1} \)).

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Геометрия комбинации пластины / балки и пластины эквивалентной толщины. 2 } {1 + \ frac {b} {a} \ left (\ frac {H} {h} \ right)} \]

График зависимости функции \ (\ eta / h \) от нормализованной высоты элемента жесткости \ (H / h \) для нескольких значений отношения удлинения пластины к элементу жесткости \ (a / b \) показан на Рисунок (\ (\ PageIndex {2} \)).2 \ right] \ right \} \ label {7.69} \]

График зависимости \ (h_ {eq} / h \) от \ (H / h \) для нескольких значений отношений \ (a / b \) приведен на рисунке (\ (\ PageIndex {3} \)) .

Рост жесткости пластины, согласно уравнению \ ref {7.69}, является параболическим по отношению к \ (\ frac {H} {h} \). При этом увеличение веса (объема) ортогонально упрочненной пластины линейно

\ [\ frac {V_ {eq}} {V} = 1 + \ frac {b} {a} \ frac {H} {h} \]

Следовательно, жесткость на единицу веса будет по-прежнему увеличиваться в зависимости от высоты ребер жесткости.

Следующий вопрос: какой должна быть высота \ (H \) и расстояние между ребрами жесткости, чтобы они подпадали под категорию (c) легких ребер жесткости.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *