НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ГОССТРОЯ СССР (Н И И Ж Б)

РУКОВОДСТВО

ПО РАСЧЕТУ И ПРОЕКТИРОВАНИЮ СТАЛЬНЫХ ФОРМ

М О С К В А- 1970

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ БЕТОНА И ЖЕЛЕЗОБЕТОНА ГОССТРОЯ СССР (Н И И Ж Б>

РУКОВОДСТВО

ПО РАСЧЕТУ И ПРОЕКТИРОВАНИЮ СТАЛЬНЫХ ФОРМ

ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ Мос к ва—1 97 0

2.6.    Технология изготовления железобетонных изделий и оборудование, установленное на технологической линии, диктуют конструктивное решение формы в части деталей и устройств для перемещения формы, для обеспечения передачи на форму вибрационных воздействий, для ускоренного прогрева бетона и пр. Решение бортов и способ их крепления к поддону также определяются технологическими факторами и прежде всего сроками распалубливания. При немедленном после формования распалубливании форма состоит из одного поддона, а бортоснастка является или частью формовочной машины или инвентарным оборудованием формовочного поста.

2.7.    Формы различаются в зависимости от армирования изготовляемых в них изделий (напряженной или ненапряженной арматурой) и способа (места) фиксации арматуры в напряженном состоянии (схема 1). Если предварительно напряженная арматура закрепляется на упорах формы, она конструируется и рассчитывается на воздействия от силы натяжения арматуры; когда же арматура закрепляется на упорах стенда, форма по расчетной схеме не отличается от конструкций, предназначенных для изготовления изделий с обычной ненапряженной арматурой.

2.8.    Форма, воспринимающая силу натяжения арматуры, выполняется по обычной конструктивной схеме или с особым конструктивным решением, благодаря которому обеспечивается снижение деформаций от продольной и поперечной нагрузок (см. схему 1).

Примечание. Формой с обычной конструктивной схемой или, что то же, формой обычного типа называется конструкция, которая не имеет устройств для снижения ее деформа-тивности от силы натяжения арматуры и которая прогибается при приложении как поперечных, так и продольных нагрузок. Все формы для изделий с обычной ненапряженной арматурой относятся к этому типу форм.

2.9.    В форме с обычной конструктивной схемой уменьшение деформаций достигается полным или частичным совмещением центральной плоскости¹ с осью напряженной арматуры²; в такой форме расчетная схема зависит от на-

II

личия эксцентрицитета, с которым действует сила натяжения арматуры, и его знака

В отдельных случаях в форме с несимметричным сечением или при изготовлении в узкой форме изделий с несимметричным армированием необходимо также обеспечить полное или частичное совмещение вертикальной плоскости, проходящей через центр тяжести поперечного сечения формы, с осью напряженной арматуры.

2.10.    В формах специальной конструкции момент от внецентренного приложения силы натяжения арматуры устраняется различными конструктивными приемами: постановкой внизу напряженных тяг, использованием системы с качающимися упорами, нригружением неподвижной формы (заливкой части сечения бетонной смесью или постановкой сбоку или снизу бетонных блоков), передачей на борта всей или части продольной нагрузки.

2.11.    Форма, предназначенная для изготовления изделий с оттянутой арматурой, когда она дополняется устройствами для оттяжки, рассматривается как специальная конструкция.

2.12.    Конструкция формы определяет ее расчетную схему. В форме специальной конструкции обеспечивается преобразование приложенных воздействий, и поэтому расчетная схема получается более сложной (схема 2).

2.13.    Формы в зависимости от отношения размеров в плане подразделяются на узкие (у >> 2), рассчитываемые

по балочной схеме, и на широкие < 2), рассматриваемые

как пластина. Основное количество форм относится к узким.

2.14.    Особую группу по конструктивной и расчетной схеме составляют формы рамного типа, обычно предназначенные для изготовления предварительно напряженных решетчатых конструкций — ферм, решетчатых балок и т. п. Форма такого типа повторяет очертание изделия, и ее расчет выполняется как статически неопределимой системы.

2.15.    Существенные отличия имеют формы с низким поддоном. Так называется поддон с небольшой высотой в пределах габарита изделия; пониженная часть поддона выполняется из одного листа или из листа, подкрепленного прокатной сталью (уголками или швеллерами мелкого сортамента).

13

Глава 3

РАСЧЕТ ТОЧНОСТИ ФОРМ

3.1. Точность изготовления формы определяется допусками на ее внутренние размеры по ширине, длине и высоте, а также на положение и размеры кессонов, вкладышей и других деталей Допуски по ширине, длине и высоте формы могут соответствовать разным классам точности, поэтому требования к точности изготовления надо всегда связывать с конкретными размерами формы

3.2.    Расчет производится с целью установления требуемого класса точности изготовления формы по основным размерам, определения внутренних проектных размеров формы и допускаемой деформации бортов и поддона. Эти параметры взаимно связаны между собой.

3.3.    Исходными данными для расчета форм по точности являются допускаемые отклонения по длине, ширине и толщине (высоте) изделий, для которых проектируется форма, вид изделий и характер их армирования, принимаемая технология изготовления изделий и конструктивное решение формы. Допускаемые отклонения на размеры изделий устанавливаются ГОСТ 13015-67 «Изделия железобетонные и бетонные. Общие технические требования» или ГОСТ (ТУ) на отдельные виды изделий.

3.4.    Для обеспечения требуемой точности изготовления изделий по ширине и длине допуск на соответствующий размер формы устанавливается из выражения

А_ф = Д₁₁-6_к-8-26_и-2у,    (3.1)

гдеб₁₍ — принимается в зависимости от допусков на сопряжения деталей шарниров, замков и других устройств, удерживающих борта в проектном положении;

е — принимается по опыту эксплуатации форм; обычно е = 2 ч- 3 мм;

6_П — подсчитывается в соответствии с указаниями, _ приведенными в приложении 1; у — на первом этапе расчета принимается равным 0,25Д_В, но не более 2—3 мм.

Для формы, в которой изготовляются изделия с обычной ненапряженной арматурой, а также в тех случаях, когда деформация при обжатии не учитывается в расчете (при

И

/ < 6 м, при малой интенсивности обжатия и т. п.), допуск подсчитывается но выражению

Дф = Ди-бк-е-2у; (З.Г) при неразборной форме ЛФ = —2У- (З.Г)

3.5.    По величине Д_ф, подсчитанной из выражений (3.1)— (З.Г), в табл. 1 приложения 1 для соответствующего интервала проектных размеров находится ближайшее табличное значение допуска, принимаемое за расчетное, и тем самым устанавливается класс точности для данного размера.

3.6.    По допуску устанавливаются допускаемые отклонения. В форме рекомендуется принимать симметричные отклонения, имея в виду что при ее сборке и сварке вероятность увеличения и уменьшения проектного размера одинакова.

3.7.    Допускаемая деформация борта подсчитывается по допуску, принятому по табл. 1 приложения 1. В самом общем случае эта деформация равна:

СТ-⁴.-⁴*,-*"—•— V    (3.2,

При отсутствии предварительного напряжения и в тех случаях, когда деформация при обжатии не учитывается в расчете

|Я~    ■    ,3.2')

при неразборной форме

(3.2-,

3.8.    Проектный размер формы по ширине и длине подсчитывается соответственно по разности:

^&Ф=А—^с )

и    (3.3)

i<t>~ К ^с>'

где

_c=_6t+6^ +6_и + е- 6_Д — бцо + 2бп + б_р + 2 [у]    (3.4)

или

С = I 6й | ■-1 6ф I - 6_Д - 6₀₆ + 26“ + бр.    (3.5)

15

УДК 666.97.02 621.744.342

Руководство содержит основные положения расчета и рационального конструирования стальных форм для производства сборного железобетона, а также вспомогательный расчетный материал, включая примеры. Руководство является нормативным документом, предназначенным для специалистов проектных институтов и конструкторских бюро, занимающихся проектированием форм, а также для инженерно-технических работников заводов, изготовляющих и эксплуатирующих формы.

Руководство рекомендовано к изданию Госстроем СССР. С его опубликованием утрачивает силу «Инструкция по расчету стальных форм» (Госстройнздат, 1963).

3-2-4

План ! кв. 1970 г,, п. 14

Н И И Ж Б

Руководство по расчету и проектированию стальных форм

* ф ♦

СтройОНдат Москва К St, Кузнецкий мост, д. 9 Редактор издательства Г. А. Ифтинка Технический редактор Н, В. Вы соты на Корректоры Г. Г. Мороэооская, Е. Н_% Кудрявцева

Слано в набор 5/1» 1970. Подписано к печати 8/VII 1970 г. Т-11501 Бумага 84Х108¹/,;—    2,5 бум. л. 8,4 уел, печ. л, (уч,-язд. 8.2 л.)

Тираж 26.000 акз. Изд, № XIN2639 Зак. № 97? Цена 43 к.

Московский типография 4 Главполигряфпрома Комитета по печати при Совете Министров СССР Б* Переяславская, 45

ПРЕДИСЛОВИЕ

В промышленности сборного железобетона формы являются основным и самым массовым технологическим оборудованием, которым в значительной степени определяются качество железобетонных изделий и технико-экономические показатели производства.

Практически в формах изготовляется весь сборный железобетон (только станы непрерывного проката и бетонирующие комбайны позволяют выпускать изделия без опалубки). Основные технологические методы изготовления железобетонных изделий — агрегатно-поточный, конвейерный, кассетный и стендовый характеризуются бетонированием изделий в формах.

В СССР применяются в основном стальные формы. Удельный вес форм в затратах стали на технологическое оборудование заводов сборного железобетона доходит до 60—70%. Суммарный парк форм по стране определяется в 750— 850 тыс. т. что составляет примерно 650—700 тыс. единиц оборудования. Эти цифры не включают около 200 тыс. форм, которые не используются в производстве из-за отсутствия заказов на отдельные виды изделий, изменения номенклатуры изделий или по другим причинам. На изготовление новых форм, ремонт и замену износившихся форм по самым скромным подсчетам ежегодно расходуется свыше 250 тыс. т стали.

Высокая металлоемкость форм, большой масштаб их применения, зависимость от форм характеристик изделий почти по всем важнейшим показателям — эти и другие столь же важные обстоятельства требуют особого внимания к вопросам правильного проектирования стальных форм. Немаловажным фактором является и то, что форма — весьма специфическая конструкция как по характеру прилагаемых к ней воздействий, так и по условиям работы. В совокупности все это потребовало разработки методики

&

расчета форм и выявления принципов рационального их конструирования.

В Руководстве освещены общие вопросы проектирования форм, а также основные положения статического расчета, даны формулы для расчета как форм в целом, так и их элементов и деталей, приведены основы динамического расчета форм. В главах по конструированию приведены основные принципы рационального проектирования, на основе которых должны разрабатываться конкретные решения. В 12 приложениях к расчетной части Руководства содержится вспомогательный материал в виде формул, таблиц, графиков и соответствующих к ним пояснений, а также примеры расчета.

Руководство, являясь основным рабочим документом по расчету и проектированию форм, естественно, не охватывает полностью вопросы взаимодействия формы и забетонированного в ней изделия (изделий) при разных технологических переделах: формовании, тепловлажностной обработке бетона, передаче предварительного напряжения с арматуры на бетон, распалубливании. Поскольку эти взаимодействия весьма существенно сказываются на качестве железобетонных изделий по многим важнейшим показателям, при проектировании формы им нужно уделять пристальное внимание. В принимаемом решении формы и при назначении толщины листов, образующих рабочие поверхности поддона и бортов, по возможности, должна найти отражение и планируемая оборачиваемость формы.

Руководство разработано в лаборатории совершенствования заводской технологии железобетона (руководитель лаборатории инж. А. А. Фоломеев) канд. техн. наук Г. С. Мит-ником. Отдельные разделы и главы подготовлены им совместно с инж. В. Е. Карамзиным (глава 5) и канд. техн. наук. Т. В. Юриной (раздел К главы 6). Приложение XI составлено канд. техн. наук И. Е. Блехманом. При подготовке глав 11—14 использованы работы канд. техн. наук И. Е. Блехмана (ЦНИИОМТП), инженеров А. М. Желтя-кова (КБ по железобетону Госстроя РСФСР), Л. А. Либер-мана (Гипростроммаш), кандидатов техн. наук Э. Г. Ратца (ВНИИЖелезобетон), Т. В. Юриной (трест Оргтехстрой Главзападуралстроя).

Замечания по содержанию Руководства просьба направлять в НИИЖБ по адресу: Москва, Ж-389, 2-я Институтская, 6.

Дирекция НИИЖБ

4

Основные обозначения

Нагрузки и силы N — сила натяжения арматуры изделия;

g — сплошная равномерная нагрузка от собственного веса формы; р — то же, от веса свежеуложенной бетонной смеси; а - то же, суммарная (q = g -f р);

О — суммарная вертикальная нагрузка (Q = <7/); р, - интенсивность вертикального давления от вибрируемой бетонной смеси и пригрузочного (штампующего, прессующего) _ устройства;

р - боковое давление от вибрируемой бетонной смеси и пригрузочного (штампующего, прессующего) устройства;

Р — сила предварительного напряжения формы;

Р, — усилие, возникающее в стержнях (тягах) предварительно напряженной формы при приложении силы натяжения арматуры изделия и сплошной равномерной нагрузки от веса свежеуложенной бетонной смеси.

Геометрические характеристики

b — ширина формы;

I — длина формы;

а — расстояние между опорами по длине; с — длина консоли формы;

I — отношение длины консоли к расстоянию между опорами

h — высота борта, высота слоя бетона; б — толщина обшивки;

b_t — размер ячейки обшивки по ширине поддона; а_г — то же, по длине;

F — приведенная площадь поперечного сечения формы;

J — приведенный момент инерции сечения;

/ — радиус инерции сечения;

J_h — момент инерции при свободном кручении;

Fj — площадь стержней или тяг, создающих предварительное напряжение формы или разгружающих ее от изгибающего момента;

е_с — расстояние от центральной плоскости формы до верхней грани обшивки поддона; е — эксцентрицитет приложения силы натяжения арматуры изделия относительно центральной плоскости формы; е' — расстояние от центральной плоскости до центра тяжести стержней или тяг, создающих предварительное напряжение формы или разгружающих ее от изгибающего момента; е_} — смещение центральной плоскости вверх относительно оси напряженной арматуры или оси шарниров вниз относительно центральной плоскости (в форме с качающимися упорами), исключающее вертикальную деформацию формы;

F_a — площадь предварительно напряженной арматуры изделия,

5

Характеристики материалов

R — расчетное сопротивление стали;

R" — нормативное сопротивление стали стержней (тяг), создающих предварительное напряжение формы;

Е — модуль упругости материала формы;

G — модуль сдвига;

Е_й — модуль упругости арматуры;

Е₇ — модуль упругости стержней или тяг, создающих предварительное напряжение формы или разгружающих ее от изгибающего момента;

Y — объемный вес бетона.

Деформации

у —- деформация формы (элемента формы) от расчетных нагрузок;

[у] — допускаемый прогиб формы;

[*/_в1 ~ то же, выгиб;

А/ — продольное сближение формы на уровне оси напряженной арматуры;

(А/) — допускаемая величина продольного сближения;

у_д — прогиб формы при диагональном опирании;

[*/_д] — допускаемый прогиб формы при диагональном опирании;

г/. — прогиб обшивки от расчетной нагрузки;

If/J — допускаемый прогиб обшивки;

у — прогиб борта от расчетной нагрузки;

Iу] — допускаемый прогиб борта.

Допуски и отклонения размеров

А„ — допуск на линейный размер изделия;

Аф — то же, формы;

6]}" и б" — соответственно положительное и отрицательное допускаемое отклонение размера изделия;

⁶ф ^и — ^{т0 же}- формы;

б_к — отклонение размера по ширине или по длине формы за счет зазоров в шарнирных сопряжениях, податливости подкосов или стяжек, удерживающих борта, а также податливости замковых соединений; е — увеличение зазоров в шарнирных и замковых соединениях в процессе эксплуатации формы;

6_Л — отклонение размера изделия в связи с деформатив-ностью (усадкой и ползучестью) бетона; боб— укорочение изделия при передаче предварительного напряжения с арматуры на бетон; б® — изменение размера на уровне верха изделия от поворота торцового сечения при внецентренном приложении силы натяжения арматуры; б" — то же, на уровне низа изделия;

6_а — то же, по всей высоте изделия;

бр — отклонение размера изделия по ширине и длине от рас-плыва (осадки) бетона при немедленном распалублива-нии;

Ь_п и /_и — проектный размер изделия по ширине и длине;

Ьф и /ф — то же, формы;

Л„ — проектный размер изделия по высоте;

Лф — то ^же> формы;

[Д_н] — допускаемая неплоскостность поддона; бд — приращение высоты изделия за счет производственных факторов, в том числе и бетонирования «с верхом», или уменьшение высоты вследствие расплыва (осадки) бетона при немедленном распалубливании.

Размерность

Сила — в кГ.

Линейные размеры — в см.

Глава 1

НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

1.1. Руководство предназначено для использования при расчете и конструировании стальных форм, в которых изготовляются железобетонные изделия с предварительно напряженной и обычной ненапряженной арматурой. Запроектированные формы должны отвечать действующим ГОСТ и (или) ТУ на отдельные виды форм.

1.2.    Руководство разработано применительно к формам, эксплуатируемым по основным технологическим схемам производства — агрегатно-поточной, конвейерной, стендовой, а также на установках типа двух- и трехъярусных конвейеров и т. п.

1.3.    Руководством охвачены расчет и проектирование форм для изделий различных размеров и сечений, в том числе плитных (плиты и панели плоские, многопустотные, ребристые, стеновые панели, элементы сборных оболочек, дорожные плиты и т. п.), балочных (балки, фермы, ригели), линейных (сваи, опоры и т. п.), массивных (блоки стен, фундаментов и т. п.). Основные положения по расчету и проектированию, содержащиеся в Руководстве, могут быть использованы при разработке форм для изделий специального назначения (труб, тюбингов, шпал и т. п.).

1.4.    Основными положениями Руководства можно пользоваться также при расчете форм из неметаллических материалов — деревянных, деревометаллических, железобетонных, стеклопластиковых и др.

1.5.    Руководство не распространяется на механизированные кассетные установки, служащие для изготовления панелей в вертикальном положении, а также на поворотные формы в части используемых в них гидравлических или механических приводов,

1.6.    В Руководстве не рассматриваются механизмы для плавного спуска натяжения, в том числе и внутренние упоры, поворот которых обеспечивается специальными устройствами.

1.7.    Расчетные формулы разработаны применительно к формам, в которых изготовляются изделия с предварительно напряженной арматурой. При расчете форм для изделий с обычной ненапряженной арматурой сила натяжения арматуры принимается равной нулю.

Глава 2

КОНСТРУКТИВНЫЕ

И РАСЧЕТНЫЕ

СХЕМЫ ФОРМ

2.1. Конструктивная и расчетная схемы не связываются с видом, размерами и назначением железобетонных изделий; они определяются только принципиальным решением формы и характером силового воздействия на нее.

2.2.    Под конструктивной понимается схема формы, из которой видны основные элементы, ее составляющие, и способ соединения их друг с другом. Расчетной схемой устанавливаются нагрузки, воспринимаемые формой, места их приложения и характер опирания формы на рабочих постах.

2.3.    Форма в самом общем случае состоит из основного силового элемента-поддона и ограждающих элементов-бортов и вкладышей. Поддоны подразделяются на плоские, в которых несущие балки расположены под изделием, и с несущими балками в пределах высоты изделия. В поддонах второго типа несущие балки размещаются или в габарите изделия (формы для ребристых изделий), или вне изделия (формы для плоских и линейных изделий).

2.4.    Отдельные части (элементы) формы соединяются друг с другом с помощью различных устройств, обеспечивающих быструю сборку и разборку формы. Помимо этого, форма оснащается деталями и устройствами для ее транспортирования, закрепления предварительно напряженной арматуры, фиксации формы на рабочих постах и т. п.

2.5 Формы подразделяются на неразборные, частично разборные и разборные. Неразборная форма выполняется как один конструктивный элемент, в частично и полностью разборной форме различают поддон, борта и вкладыши. Принципы расчета и конструирования каждого из этих элементов приведены в отдельных главах.

9

1

   Центральной называется горизонтальная плоскость, проходящая через центры тяжести поперечных сечений формы; в симметричной форме она совпадает с главной центральной плоскостью сечений.

2

   Здесь и далее подразумевается ось равнодействующей сил в напряженной арматуре.

10