Фундамент из железобетонных шпал: Как сделать фундамент из железобетонных б/у шпал

Фундамент из шпал своими руками.

Фундамент из шпал хорошо подходит для устройства основания для различных технических построек с небольшим весом. Бывшие в употреблении ж/д шпалы относятся к дешёвым строительным материалам, с которым можно работать без использования специальной грузоподъёмной техники. ● Фундамент из шпал в зависимости от условий эксплуатации может прослужить до 50 лет. Находящиеся в земле шпалы подвержены гниению в меньшей степени, чем на открытом воздухе. По этой причине находящаяся на поверхности часть фундамента должна быть закрыта от атмосферных осадков и солнечных лучей. Как и любой другой тип фундамента, этот тоже надлежит регулярной проверке на предмет разрушения. И если существует возможность замены повреждённых частей, то в целях максимального увеличения долговечности фундамента стоит обязательно ей воспользоваться. Два способа устройства фундамента из шпал ● Горизонтальная укладка шпал по принципу ленточного фундамента. ● Вертикальное расположение шпал напоминает столбчатый фундамент. ● Ленточный фундамент из шпал является наиболее распространённым способом устройства простого основания для лёгкого строения. Вариант фундамента глубокого заложения используется для достаточно тяжёлых построек — например, для бани. Незаглублённый или мелкозаглубленный фундамент подойдёт для возведения гаража, теплицы, сарая или лёгких хозяйственных построек. ● Перед укладкой шпал необходимо провести подготовительные работы: — снять растительный слой грунта; — по всему периметру будущего фундамента вырывается траншея шириной не больше ширины двух шпал и глубиной минимум 40 см; — выполнить засыпку траншеи слоем щебня в 10 см; — уложить на слой щебня слой песка или ПГС в 20-30 см с увлажнением и обязательной утрамбовкой; — стены и дно траншеи покрываются плёнкой, на которую и будут укладываться шпалы; — перед укладкой шпалы лучше дополнительно пропитать специальным антисептиком или битумом. ● При устройстве ленточного фундамента шпалы укладываются горизонтально в два-три ряда по высоте с соблюдением принципа перевязки — верхняя шпала укладывается на две нижние. Между собой шпалы скрепляются скобами, а между рядами — металлическими костылями. После установки шпал пустующее пространство заполняется бетоном, щебнем, гравием, керамзитом, грунтом… Сверху шпалы покрываются рубероидом. Основание под небольшую теплицу выполнить можно гораздо проще — достаточно незаглублённого фундамента для выравнивания поверхности под это лёгкое строение. ● Линейные размеры шпал различных типов в мм: Тип шпалы Толщина h Высота пропиленных боковых сторон h2 Ширина верхней пластины b Ширина верхней пластины b’ Ширина нижней пластины b1 Длина Тип I 180±5 150 180 210 250±5 2750±20 Тип II 160±5 130 150 195 230±5 2750±20 Тип III 150±5 105 140 190 250±5 2750±20 ● При вертикальной установке шпал необходимо учитывать то, что глубина их залегания должна быть не ниже глубины промерзания почвы в данном регионе, а верхние части шпал необходимо связывать между собой ростверком. При устройстве вертикального фундамента из шпал придётся соблюдать больше технических нюансов, поэтому он не получил широкого распространения. ● К явным недостаткам фундамента из шпал относится то, что ж/д деревянные шпалы пропитывают креозотом, который считается потенциальным канцерогеном, способным вызывать образование злокачественных опухолей у человека и домашних животных, а в жаркую погоду этот креозот может издавать довольно специфический запах. По этим причинам строить жилой дом полностью из деревянных шпал не представляется возможным, даже если шпалы были в употреблении большой период времени и на первый взгляд не выделяют каких-либо вредных запахов/излучений. ● Фундамент из железобетонных шпал лишён данных недостатков — он будет долговечным и отличаться устойчивостью, но при использовании ж/б шпал не обойтись без грузоподъёмной техники. К тому же стоимость доставки и цена на сами ж/б шпалы нельзя отнести к низким. ● Новые деревянные шпалы, которые только что поступили на железную дорогу, использовать для строительства категорически нельзя. Свежая креозотовая пропитка очень ядовита, имеет ярко выраженный запах и обладает способностью проникать в грунт — поэтому строить даже теплицу на приусадебном участке из новых деревянных шпал не представляется возможным. ● При выборе б/у шпал необходимо тщательным образом исследовать их целостность. Если шпалы слишком сильно изношены, то основа строения не будет иметь достаточной надёжности, а замена изношенных элементов фундамента не всегда представляется возможный. При возведении фундамента из хорошо сохранившихся б/у шпал можно обойтись своими силами без привлечения со стороны дополнительной рабочей силы и спец. техники.

Схема укладки железобетонных шпал в фундаменте

20 Май 2013, Дмитрий

Здравствуйте, подскажите, пожалуйста, а лучше нарисуйте схему укладки железобетонных шпал в фундаменте, если дом из газосиликатных блоков, а грунт глина глубиной 1,5 метра (дальше не проверяли), грунтовые воды достаточно глубоко.

 

Здравствуйте! Скорее всего, вы будете использовать обычный ленточный фундамент под дом, в который хотите уложить железобетонные шпалы для прочности и экономии свободного пространства для заливки бетона. Стоит сказать, что для такого грунта как у вас (залегание глины сразу под верхов и вода достаточно глубоко) особых требований по заливки фундамента может вообще не быть. Так как вполне достаточно будет просто установить ленточный фундамент

на глубину в 120 см и этого будет вполне достаточно для одноэтажного дома из газосиликатных блоков.

Если же вы планируете делать дом в 2 этажа, тогда можно делать фундамент глубже, практически глубиной до двух метров, не смотря на то, что грунт будет является утрамбованной глиной. Газосиликат – это еще не самый легкий материал и требует солидного основания для своей заливки. Именно при таких конструкциях будет предельно важным использование армированных элементов. Здесь суть их использования даже не в том, чтобы забить свободное пространство или повысить крепость фундамента, а для того, чтобы минимизировать риск проседания и тресканья фундамента, так как за ним может потом образоваться трещина и на доме.

Укладывать шпалы стоит в шахматном порядке, точнее так, чтобы они при виде с бока напоминали соты – это идеальный вариант размещения армированной конструкции. Важно помнить, что не стоит укладывать шпалы непосредственно одна на другую – эффекта от такой укладки будет намного меньше, нежели просто залить фундамент с цементной смеси. Если вы хотите максимальный эффект прочности и гибкости фундамента, тогда расстояние по высоте между шпалами у фундамент у вас должно быть около 50 сантиметров, а расстояние между краями шпал – как минимум 50-70 сантиметров, чтобы бетон схватывался между ними.

В общем если вы купили уже шпалы и вам нужно их использовать – пожалуйста, а если вы только планируете их установить, тогда стоит учесть, что их наличие в фундаменте на вашем грунте вообще не целесообразно, так как у него будет минимальный коэффициент проседания и так на глине.

Как сделать фундамент из шпал для своего дома

Многие высказываются против использования шпал в закладке фундамента для дома, потому что такие шпалы наверняка уже имеют за плечами большой срок работы в качестве железнодорожного полотна.

Спешим развеять этот миф и утверждаем, что шпалы, материал которых тщательно пропитан креозотом, обладают поистине неограниченным сроком эксплуатации и могут еще много лет служить верой и правдой, в качестве надежного фундамента для жилого здания.

Как правильно строить фундамент из железобетонных шпал

Большинство противников использования шпал в качестве материала для строительства фундамента выступают с обвинениями в адрес распространенной пропитки, которую используют при изготовлении железнодорожного полотна – креозот.

Как известно, состав этого вещества, которое обладает характерным труднопереносимым запахом, обладает ядовитыми свойствами для человека.

Поэтому некоторыми людьми выказывается опасение при рекомендациях о строительстве фундамента для жилого дома из шпал, пропитанных креозотом.

И действительно, новые шпалы, которые только что поступили с производства, не рекомендуется использовать для строительства. Но это не относится к шпалам, эксплуатационный срок которых в качестве железнодорожного полотна подошел к концу.

Такие шпалы достаточно много времени провели на открытом воздухе, многочисленные осадки и солнечные лучи успели убрать с их поверхности большую часть вредной пропитки, поэтому фундамент из шпал с высоким сроком эксплуатации совершенно безопасно использовать в качестве основы для строительства жилых домов, изготовленных по каркасной технологии. Такие дома гораздо легче своих аналогов, выстроенных из таких материалов, как кирпич или блоки.

На что следует обратить внимание при закладке фундамента

К строительству основания жилого дома следует подходить с высочайшей ответственностью. Поскольку в настоящее время происходит стремительное развитие рынка строительных услуг, многие подрядчики неправильно расставляют приоритеты при строительстве жилых домов, игнорируя элементарные правила безопасности.

Отсюда вытекает недобросовестное отношение к закладке фундамента, которое впоследствии может обернуться катастрофой для всех жителей дома.

При выборе шпал для строительства фундамента, очень важно контролировать закупки материала и тщательно анализировать дорожное полотно, которое пойдет на сооружение основания дома.

Если шпалы окажутся слишком сильно изношены, то из них получится некачественный фундамент, который со временем придется восстанавливать за очень большую цену. Экономия, которой удалось добиться в самом начале, сойдет на «нет» при таком печальном финале. Следует тщательно контролировать деятельность подрядной организации, которая занимается вопросом сооружения фундамента из шпал.

Важные нюансы при строительстве шпалового фундамента

Многие ошибочно начинают организацию строительных процессов с проектирования основания будущего здания. Но это не самый рациональный подход, ведь для начала неплохо было бы определить территорию участка. Сделав подходящий выбор, можно сэкономить значительную сумму, которая уйдет на строительный процесс.

 

Если с умом подойти к проектированию и закладке основания будущего строения, можно добиться максимальной надежности и длительного срока эксплуатации жилого здания.

Предпочтительно закладывать основание на грунте с высокой степенью твердости, иначе не избежать осадки под давлением общего веса строения. Фундаменты бывают различных типов:

• ленточный;
• столбчатый;
• плитный;
• свайный;
• фундамент на песчаных подушках.

Из всех этих типов несущих конструкций для использования шпал больше подходят ленточный и столбчатый фундаменты.

Каким бывает фундамент из железобетонных шпал

При сооружении ленточного фундамента происходит стыковка бревен друг с другом по всему периметру будущей конструкции. Если шпалы укладываются горизонтально, то разметка осуществляется согласно плану, после чего делается два или три ряда под основание, которые соединяются между собой. Наши мастера всегда готовы изготовить фундамент в Одинцово и Апрелевке, а также многих других городах Подмосковья.

Снизу под фундамент укладывается слой из песка и щебня, хорошо увлажненных и утрамбованных, затем сверху укладываются шпалы, которые располагаются с перекрытием стыков, наподобие кирпичной кладки. Для крепежа торцевых стыков используются скобы из металла, а чтобы стянуть верхний и нижний слои – металлические штифты.

Когда происходит укладка столбчатого фундамента, бревна необходимо расположить по вертикали на определенном расстоянии друг от друга. Проводя подготовительные работы, следует обработать шпалы специальным составом с антисептическими свойствами и обмазать битумом. Этот тип фундамента обладает долгим сроком службы, который может составлять до полувека. Шпалы устанавливаются на бетонное основание, их следует постепенно присыпать, а затем сшить с другими шпалами, которые установлены точно таким же способом.

Фундамент из шпал. Стоит ли использовать шпалы под фундамент? Узлы

Бывает, что в самом начале строительства выясняется, что традиционные материалы для фундаментной основы использовать невозможно. Чем же можно заменить их? Одной из таких замен возможен фундамент из железнодорожных шпал.

Такой вариант фундаментного основания выбирается обычно для не тяжелых строений, например, для гаража, дачного дома, теплиц, беседки, бани и других построек. Это решение хорошо еще и тем, что материал такой для фундамента всегда можно купить, да еще и по доступной стоимости.

При устройстве фундамента большинство специалистов не рекомендуют использовать этот железнодорожный материал. Основной причиной считается тот факт, что шпалы уже прослужили довольно долго в качестве полотна на железной дороге.

А вот для хозстроений такая фундаментная основа как раз очень подойдет. Есть несколько вариантов.

Когда для тепличного помещения нужен фундамент

Одним из оптимальных вариантов для тепличного помещения является использование шпал. Его можно сделать своими руками.

Для начала нужно решить вопрос, нужно ли для этой постройки основание, а уж потом выбирать вариант фундамента и как решать вопрос, как его сделать самому. Фундаментная основа для тепличного помещения нужна, если она:

• вплотную примыкает к дому и служит весь год;
• расположена в таком месте, которое не охраняется;
• углублена в грунт ниже границы промерзания грунта;
• строится из деревянных материалов;
• строится на неустойчивом грунте;
• строится на участке с уклоном;
• имеет размеры, которые превышают стандартные.

Траншея засыпанная гравием

Очень простой и эффективный вариант установки фундамента для теплицы своими руками. Необходимо предусмотреть углубления, их можно изготовить из труб, в местах, где конструктивно располагаются штыри для заглубления их в землю.

1. Готовим площадку, подходящих размеров, выравниваем, убираем растительность на месте установки теплицы.
2. Делаем разметку, исходя из известных размеров теплицы, выкапываем траншею, глубиной не более 20-30 см.
3. Выравниваем горизонт по уровню.
4. Траншею засыпаем вначале песком, а затем гравием и утрамбовываем. Утрамбовываем до уровня грунта.
5. Перепроверяем горизонт, все, готов первый вариант фундамента для теплицы.

Фото 1. Траншея под фундамент для теплицы своими руками

Вернуться к содержанию

Основание из шпал для дома

Подобное основание может послужить отличным альтернативным вариантом традиционным. Оно также может прослужить довольно долгий срок. Причем сделать такой фундамент вполне по силам сделать своими руками.

Главный минус такого материала – это пропитка их креозотом. Он токсичный и имеет довольно неприятный «аромат». Но такая обработка увеличивает их срок службы и препятствует отрицательному действию разных биофакторов и влажной среды.

Если шпалы уже прослужили несколько лет своему прямому назначению, природные факторы такие как дожди, снега, солнечный свет и ветер, привели к исчезновению запаха. Только такие шпалы необходимо проверять на целостность.

И фундамент вполне подойдет для небольшого домика, который можно сделать без подключения дополнительной рабочей силы.

Каким бывает основание из шпал

Из этого материала можно сделать два вида фундаментных основ.

Ленточное основание выполняется со стыковкой бревен по всей длине постройки. Если шпалы укладываются горизонтальным образом, разметку выполняют по плану, а после этого делают 2-3 ряда для основания.

Под фундамент укладывают слой щебня с песком, тщательно утрамбовывают и хорошо увлажняют. И только потом сверху укладывают шпалы. Устраивают их с перекрытием стыков, по образу кладки из кирпичей. Для скрепления стыков на торцах можно использовать скобы. Легко выполняется своими руками.

Можно выполнить из шпал и столбчатый фундамент. Для этого бревна располагают вертикально на рассчитанном расстоянии одна от другой.

При подготовке к возведению фундаментного основания шпалы обрабатывают специальным антисептиком и обмазать битумом. Такое фундаментное основание довольно долго служит (более полувека).

Инструменты для основания

Процесс возведения фундамента
При возведении любой фундаментной основы своими руками нужен приблизительно один и тот же набор инструментов:

• лопаты с ручным буром;
• отвес и уровень;
• доски для опалубки;
• рулетка строительная;
• скобы;
• кирпич или камень;
• смесь из гравия и песка;
• влагоизоляционный материал, можно гудрон;
• рубероид с цементом;
• емкость для раствора;
• арматура и приспособление для ее резки.

На что обратить внимание при закладке

Выбор шпал для фундамента должен быть очень тщательным. Если они сильно изношены, то фундаментная основа получится очень низкокачественной, и через определенный срок ее доведется ремонтировать.

А это достаточно дорого обойдется. И все, что было сэкономлено ранее, будет сведено к нулю. Потому, если дом строится не своими силами, то нужно строго контролировать работу подрядчиков.

Можно также использовать железобетонные. Они прослужат куда дольше деревянных. Но и деревянные со счетов сбрасывать ни в коем случае не стоит. Особенно если фундамент возводится своими руками.

Фундамент из железобетонных шпал: основные моменты

Пропитанный креозотом этот железнодорожный материал, служит большой срок. Даже отслужив свое на железной дороге, эти изделия могут еще долго прослужить в качестве свай для фундамента сооружений.

Новые шпалы, только поступившие на железную дорогу, использовать для фундамента дома или теплицы действительно использовать нельзя. Креозотовая пропитка не только имеет сильный неприятный запах, она очень ядовита для человеческого организма. И, кроме того запах креозота способен проникать сквозь толщу грунта. А старые шпалы вполне приемлемо использовать для этой цели.

Используются они аналогично свайным фундаментам, по тем же технологиям.

Железобетонные шпалы устанавливать, как сваи, самому тяжело по причине их большого веса. Без вспомогательной техники вертикально такие сваи не поставить. Нужна дополнительная рабочая сила.

Но можно сделать и ленточный фундамент из жб шпал. Он имеет более высокие прочностные характеристики.

Применение изделий, используемых при строительстве железной дороги, для возведения оснований дает возможность существенно сэкономить денежные средства. Порой в процессе монтажных работ появляются ситуации, не позволяющие использовать стандартные стройматериалы для закладки фундаментной основы. В подобных случаях застройщики принимают решения нестандартного характера и используют альтернативные варианты, к числу которых относятся шпалы для укладки рельсов. Фундамент из шпал, если говорить откровенно, имеет свои достоинства.

Выбор материала

Капитальные строения, сооружаемые, что называется, на века, строят из камня или кирпича. Также часто используют шлакоблоки или блоки из пенобетона. Это надежно, долговечно, но дорого, и при создании подобного строения не обойтись без навыков строителя, в противном случае оно попросту развалится. В большинстве же случаев для сарая на даче выбирают древесину или материал на ее основе.

Доски и плиты

Если нужно построить своими руками сарай из дерева, но имеются затруднения в плане финансов, можно выбрать бюджетный вариант – каркасное строение с обшивкой из досок или плит на древесной основе. При всей кажущейся простоте и хлипкости такой сарай прослужит не одно десятилетие, а в случае качественного изготовления отлично впишется в любое подворье.

В данном случае материалом для каркаса послужит брус. С ним просто работать, а полученная конструкция будет иметь достаточную прочность и надежность. Подобное решение отлично подойдет для заболоченных территорий, где строить капитальное здание на фундаменте нецелесообразно.

Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод: дерево – лучший материал для сарая. Это действительно так. Сарай из дерева выигрывает по целому ряду характеристик:

• простота изготовления;
• сжатые сроки работы;
• доступность материала;
• экологическая чистота;
• возможность построить холодный и теплый сарай.

Также стоит отметить тот факт, что окончательная отделка сарая, как и любого другого деревянного сооружения, отличается крайней простотой и обилием вариантов. Тут подойдет любой способ: от бюджетной окраски до оригинальной обшивки вагонкой.

Бревно

Издревле бревно использовалось в качестве строительного материала. Это отличный выбор для сооружения деревянного сарая, особенно в лесистой местности, где данный материал не относится к категории дефицита. Сарай из бревен имеет отличный вид, его можно соорудить в ансамбле, к примеру, с баней, он станет хорошим дополнением к деревянному дому. Единственный существенный недостаток – работа потребует специфических навыков.

Отличный стройматериал для возведения любого здания. Характеристики бруса сопоставимы с бревном, но благодаря прямоугольному профилю с ним гораздо проще работать. Сарай из бруса превосходно впишется в деревянное подворье, мастерски построенное сооружение мало у кого язык повернется пренебрежительно назвать сараем.

Шпалы

Сарай из шпал – отличное бюджетное решение, особенно для поселков, расположенных вблизи железной дороги. Деревянные шпалы постепенно выводят из эксплуатации, а это очень надежный и долговечный материал. Шпала, даже если она прослужила не одно десятилетие, может стать превосходным выбором для стен небольшого сарайчика.

Достоинства данного материала очевидны: шпала – это дешево, ввиду своей формы сложить стену из нее может даже начинающий, благодаря пропитке шпала прослужит еще не одно десятилетие. Правда, именно в пропитке таится основной недостаток данного материала – характерный запах плюс неприглядный внешний вид.

Watch this video on YouTube

Области применения шпал при строительстве фундаментов

До момента принятия решения на применение такого материала для возведения основания, застройщик должен учесть определенные особенности, способные сыграть немаловажную роль в строительстве фундамента:

• приобретение выслуживших свой установленный ресурс шпал по приемлемой стоимости;
• возможность перевозки приобретенного материала на строительную площадку. Дело в том, что транспортные расходы и оплата погрузочно-разгрузочных работ могут «съесть» всю вашу экономию;
• предполагаемое к строительству сооружение должно отличаться небольшой массой;
• выполнение всех работ по строительству фундамента из шпал своими руками, без привлечения строительной бригады.

С помощью шпал можно возвести классический вариант фундаментного основания, отличающегося надежностью и продолжительным эксплуатационным периодом, но при этом следует соблюдать технологические условия проведения работ.

Кроме того, перед застройщиком появляется выбор – использовать для строительства шпалы из железобетона или остановить свой выбор на деревянных аналогах. Здесь все определяется вашим финансовым бюджетом.

Некоторые остерегаются применять шпалы из древесного материала, пропитанные креозотом, придающим дереву длительный срок эксплуатации и защищающим от гниения. Такая пропитка отличается малоприятным запахом и считается ядовитой. Но все опасения напрасны – за весь период эксплуатации в железнодорожном полотне, шпалы давно выветрились от креозота, да и опасные свойства его исчезли.

Неплохим достоинством является то, что списанные шпалы на строительство фундамента можно достать практически бесплатно во время ремонтных работ железнодорожных путей. Кроме этого, строительство основания возможно своими силами, потому что материал не нуждается в специальной обработке и не вызывает сложностей в монтаже. Необходимо только иметь под рукой помощника, который поможет переместить шпалу в нужное место и уложить ее в фундаментную траншею.

Оцениваем негативные и позитивные качества

Грамотный хозяин, перед тем как построить баню из шпал, постарается получить из доступных источников максимум информации. Прежде всего, узнать, насколько серьезно влияет на здоровье баня из шпал, вредно или нет.

К положительным моментам варианта возведения бани из шпал своими руками относят следующее:

• Предельно низкая цена на материал, бывшие в употреблении шпалы можно приобрести за 12-15% стоимости нового изделия. В среднем цена на модель А-1, сечением 25х18 см, составляет от 2долл за штуку;
• Длительный срок службы, десятилетняя шпала в коробке бани легко выстоит еще 15-20 лет. Практически не гниют, не поражаются микроорганизмами и патогенной микрофлорой, насекомыми, грызунами.

Долговечность коробки бани во многом зависит от того, как сделать баню из шпал, какую конструкцию фундамента и отделки планируется использовать при обустройстве помещения.

Вторым условием является качество материала. Поэтому проект бани из шпал, способ строительства любых шпальных построек выбирают исходя из реальных условий на местности и качества купленного материала.

Совет! Не стоит всецело доверять отзывам о банях из шпал, публикуемых владельцами построек. Лишь несколько процентов респондентов дают объективную оценку возникающим проблемам.

Негативные строительства шпальной бани из десятилетних шпал:

• Возможность отравления парами креозота, фенола. Под воздействием тепла летучие шпальные конструкции интенсивно выделяют канцерогенные вещества, провоцирующие развитие онкологии;
• Высокая горючесть шпальной коробки бани. Пропитать антипиренами шпалу уже не получится, мешает поверхностный слой горючего креозота. А горят шпальные бани в несколько раз чаще.

Изготовление фундамента из деревянных шпал

Из такого материала не только возводят фундаментное основание, но и устраивают нижний ряд обвязки. Желательно использовать шпалы, не обработанные креозотом, в противном случае их следует погружать в почву полностью.

Поверхность древесины перед применением несколько раз покрывается антисептическими составами, чтобы исключить процесс гниения, воздействия влаги и насекомых. До обработки материал тщательно осматривается на предмет наличия дефектов, которые могут стать причиной ослабления всей конструкции.

Для строительства фундамента из деревянных шпал своими руками имеется несколько способов.

Когда планируется строительство на опорных столбах, шпалы выставляются вертикально и обвязываются. Такой вариант монтажа подходит для маленьких помещений, несущие стены которых не создают большую нагрузку.

Шпальный фундамент под теплицу монтируется методом из установки на поверхности земли. Такое основание легко отрегулировать по высоте, монтажные работы не отнимают много времени. По такому же способу возводят основания под легкие гаражные помещения и дачные домики. Уложенный на поверхности земли фундамент из деревянных шпал для сарая тоже отличается надежностью и способен прослужить несколько десятков лет.

Под стены, возводимые из тяжелых материалов, железнодорожные шпалы укладывают горизонтально в подготовленную фундаментную траншею. Предварительно на дне устраивается подушка из щебня или песка.

Между фундаментным основанием и стенами объекта укладывается слой гидроизоляционного материала, который одновременно создает защищенность от креозотового запаха. Глубину закладки шпал определяют с учетом особенностей почвенного состава, на котором ведутся строительные работы.

Подробней рассмотрим вертикальную установку шпал.

Здесь важно учитывать их длину и необходимость погружения ниже уровня промерзания земли.

Монтажные работы ведутся следующим образом:

• отмечается положение опор с интервалом в два – два с половиной метра. Шаг установки зависит от предполагаемых нагрузок на фундамент и может быть сокращен;
• формируются ямы необходимой глубины;
• вертикально выставляются брусья;
• ямы засыпаются бутовым камнем, утрамбовываются и бетонируются. Для придания дополнительной прочности можно использовать армирование из металлических прутков.

Изготовление фундамента из железобетонных шпал

Фундамент из жб шпал считается более дорогостоящим вариантом, чем аналог из древесного материала. Однако спектр его применения более просторный. Из железобетонных шпал можно возвести даже фундамент для каркасного дома, если количество этажей в нем не превышает двух уровней.

Перевозка конструкций является более сложной по трудозатратам, чем транспортировка деревянных шпал, и объясняется это разницей в весе элементов.

Проектируя фундамент из железобетонных шпал, рекомендуется учитывать расходы на перевозку материала к строительной площадке.

Для укладки ленточной фундаментной основы из железнодорожных шпал предварительно готовится фундаментная траншея, глубину которой определяют с учетом погодных условий региона. Если почвенный состав склонен к осыпаниям, то на высоту фундаментной основы и цокольной части выставляется опалубочная конструкция, изготовленная из деревянных щитов.

По твердому почвенному составу разрешается устанавливать опалубку лишь для цоколя, высота которого примерно равна полутора метрам от поверхности земли. На дне траншеи устраивается песчаная подушка слоем в пятнадцать – двадцать сантиметров.

Укладка шпал ведется в слой растворной массы, выполняющей функции бутового материала.

Шпалы укладываются рядами, при этом следует соблюдать шахматный порядок их размещения, не стыкуя ряды конструкций с предыдущими. При таком варианте укладки основание отличается высоким показателем надежности, противостоит движениям почвенного состава. Рекомендуется после каждого ряда заливать слой растворной массы глубиной на пятьдесят сантиметров. Расстояние между соседними элементами одного ряда должно быть в пределах семидесяти сантиметров, и фундамент прослужит вам длительный срок.

Столбчатый фундамент из железобетонных шпал считается более экономичным вариантом, так как для его возведения требуется меньшее количество строительных материалов.

К сожалению, монтажные работы по его возведению отличаются определенными сложностями, так как вертикальная установка тяжелых шпал из железобетона ручным способом невозможна. Придется привлекать рабочую команду, устанавливать специальные подъемные приспособления.

Строительные работы начинаются с выполнения разметки. После этого под каждую шпалу роют яму, соблюдая шаг установки, определенный расчетными данными.

Обязательное требование удачного строительства фундаментного основания – монтаж опорных элементов на угловых участках сооружения.

Глубина ямы должна составлять полтора – два метра, ширина ее определяется поперечным сечением конструкции с учетом необходимости заливаемого цементным раствором пространства вокруг шпалы.

Перед установкой опоры на дно ямы слоями засыпаются песок и щебень, все тщательно утрамбовывается. Как только место под установку шпалы подготовлено, в яму опускается железобетонное изделие, поддерживаемое лебедкой. Выполняется корректировка столбы по вертикали, после чего все свободное пространство бетонируется. Пока раствор высыхает, столб следует надежно зафиксировать в нужном положении. После того, как все шпалы установлены, и бетон набрал требуемую прочность, выполняется обвязка, соединяющая все столбы в единую конструкцию.

Фундамент для теплицы: функции и особенности

Фундамент для теплицы — это надежное основание для конструкции, которое продлевает срок ее службы, а также защита посадок от негативных факторов. У многих дачников возникает вопрос: можно ли ради экономии средств и времени построить теплицу без фундамента?

Разумеется, это возможно, но обустройство основы для теплицы имеет целый ряд преимуществ:

• фундамент прочно крепит теплицу к земле, благодаря чему ей не будут страшны даже самые сильные ветра;
• конструкция будет находиться выше уровня земли – это сохранит около 10% тепла внутри;
• насекомые, кроты и другие вредители не смогут добраться до посадок;
• растения будут защищены от мороза, осадков и остальных неблагоприятных факторов.

В число наиболее важных характеристик, которые должна иметь основа для теплицы, входят прочность, устойчивость к воздействию окружающей среды и соответствие особенностям конструкции.

1. Надежность. Устойчивость основы играет особую роль в период окончания зимы, так как талый снег и вода могут разрушить всю конструкцию.
2. Устойчивость к воздействию негативных факторов. Некоторые дачники ради экономии строят фундамент из неподходящих для этих целей подручных средств (например, пластиковых бутылок или старых покрышек) или низкокачественного материала, что может стать большой ошибкой – вследствие влияния грунтовых вод и перепадов температур такая основа может быстро разрушиться.
3. Соответствие размерам, форме и материалу изготовления теплицы. Если технические особенности конструкции будут существенно отличаться от особенностей фундамента, теплица быстро деформируется и даже может разрушиться.

Подводя итог, можно сказать, что от правильного выбор типа и материала основы теплицы зависит не только внешний вид и функциональность, но также «здоровье» посадок и будущий урожай.

Критерии

Перед тем как рассматривать какие-либо варианты, решил выделить те качества, которые были для моего фундамента наиболее важны.

Надёжность

Любой фундамент должен быть в первую очередь надёжным и выдерживать не только вес постройки, но и все предстоящие эксплуатационные нагрузки. В моем случае действие ветра и осадков.

Ветронепроницаемость

Теплица планировалась эксплуатироваться и зимой, а потому поддувания мне были совсем ни к чему. Внутри должен находиться только подогретый воздух.

Защита от вредителей

И да, может быть, кто не знает, но фундамент теплицы должен защищать её от самых разнообразных вредителей. Начиная с медведок и заканчивая кротами и землеройками.

Дешевизна

И от этого пункта не хотелось отказываться. Денег лишних у меня не было, а потому без веских оснований их тратить совсем не хотелось. Но это был очень скользкий момент. К чему может привести чрезмерная экономия я уже видел. Вообще, я думаю, что если не хватает денег, лучше отказаться от услуг строителей и выполнить все работы своими руками.

Виды фундаментов для теплицы

Основа для теплицы подбирается в зависимости от материала, из которого изготовлена конструкция (например, силикатное стекло требует более жесткой основы, чем поликарбонат), финансовых и временных затрат, а также климатических условий региона. В число типов фундаментов, которые используются для обустройства теплиц, входят ленточные и поверхностные (мало- или незаглубленные). Принципы их сооружения почти идентичны с той лишь разницей, что для ленточной основы понадобится более глубокий котлован.

Пошаговая инструкция по укладке фундамента для теплицы

Каждый из видов фундамента имеет свои особенности закладки, но в любом случае предварительно нужно сделать соответствующие расчеты (в зависимости от габаритов и конструкции помещения). После этого участок очищается от мусора, деревьев и кустарника, а при необходимости выравнивается.

Инструменты и материалы

Материалы для обустройства фундамента выбираются предварительно, это может быть деревянный брус, бетонная смесь, блоки и т. д.

Кроме того, для выполнения работ понадобятся следующие инструменты:

• веревка или леска;
• деревянные колья;
• строительный уровень;
• рулетка;
• ножовка;
• молоток;
• гвозди;
• лопата совковая и штыковая;
• анкеры для крепления основной конструкции.

Следует отметить, что это не полный список необходимых для обустройства фундамента инструментов и подручных материалов. В зависимости от выбранного типа основания, к списку нужно будет добавить ручной бур (для свайного фундамента), доски для опалубки (для укладки ленточного основания) и т. д.

Ремонт теплиц из поликарбоната

Теплица из поликарбоната, как и любое другое строение, требует регулярного обслуживания, а иногда и ремонта. О правильном уходе за теплицей, а также приемах и способах ремонта вам расскажет эта статья.

Укладка фундамента из бруса

Фундамент из бруса – оптимальный вариант для экономных дачников, которые планируют использовать теплицу исключительно в теплое время года.

Брус должен быть чистым и сухим (влажность не более 20-22%), без признаков гниения или повреждения вредителями, а сечение зависит от размеров теплицы – для крупногабаритной конструкции понадобятся бревна с большим сечением. Оптимальный вариант – материал из лиственницы, который предварительно был обработан антисептическими составами (в ином случае это придется сделать самостоятельно, т. к. фундамент быстро сгниет или будет испорчен вредителями).

Основу из бруса можно сделать несколькими способами, а самый простой состоит из следующих шагов.

Шаг 1. На выбранном участке сделать разметку с помощью деревянных кольев и веревок, причем следует убедиться в том, что каждый угол равен 90 градусам.

Шаг 2. Убрать верхний слой грунта (впоследствии его можно использовать для грядок).

Шаг 3. По периметру разметки вырыть траншею, глубина которой определяется в зависимости от сечения бруса (например, для материала сечением 100х100 мм достаточно будет траншеи глубиной 150 мм), а ширина должна быть на 70-80 мм больше толщины бревен.

Шаг 4. Дно и стенки траншеи выложить рубероидом, который будет играть роль гидроизоляционного материала. Укладывать материал нужно внахлест — так, чтобы брус оказался в своеобразном «конверте».

Цены на рубероид

Шаг 5. Брус уложить на рубероид и скрепить углы между собой любым способом, который используется для строительства деревянных домов (например, «в лапу» или «в полдерева»).

Шаг 6. Скрепить конструкцию с помощью металлических уголков, на которых есть отверстия для гвоздей или саморезов.

Шаг 7. Выровнять основу по ватерпасу с помощью деревянных клиньев или обрезков. Незначительные отклонения устраняют посредством подсыпки песка или гравия.

Данное решение подойдет для участков с простым рельефом и низким залеганием грунтовых вод. На влажных грунтах или участках со сложным рельефом рекомендуется устанавливать каркас на невысоких точечных опорах. Рама для такого фундамента изготавливается так, как указано выше, но не укладывается в траншею, а устанавливается на стержни, предварительно забитые в грунт – по одной опоре с внутренней стороны каждого угла и через каждые 1-1,5 м по периметру будущей теплицы. В качестве стройматериала можно использовать обрезки арматуры, винтовые опоры или деревянные колья (длина не более 70 см). Рама из бруса прибивается или прикручивается к опорам.

Укладка фундамента из кирпича

Кирпичный фундамент гораздо надежнее и долговечнее брусового, но его укладка потребует больше времени и труда, так как каркас устанавливается на специальную подушку из бетона и гравия. Эта подушка предохраняет фундамент от деформации вследствие пучения грунта, благодаря чему конструкция будет надежной и долговечной. Использовать лучше не силикатный, а обычный красный кирпич, так как он менее подвержен разрушению вследствие влияния негативных факторов. Алгоритм укладки кирпичного фундамента выглядит следующим образом.

Шаг 1. Сделать разметку на месте будущей теплицы.

Шаг 2. Удалить верхний слой грунта на глубину 20-25 см.

Шаг 3. На дно получившейся траншеи засыпать хорошо промытый гравий и тщательно его утрамбовать, причем слой должен быть не меньше 5 см. При возведении кирпичного фундамента на подушке, можно обойтись и без гравия, сделав основание только из бетона, но гравий придаст конструкции больше жесткости и устойчивости.

Шаг 4. Приготовить бетонную смесь из цемента, гравия и песка, рекомендуемые пропорции: одна часть цемента, три части песка и пять частей гравия.

Заливаем фундамент, делаем ростверк самостоятельно

Под будущий фундамент выкапывают большой котлован, траншею, глубиной не менее 40 см. По дну горизонтально идущей траншеи, с отступом 1,35 – 2,7 м сверлят шурфы под монтаж опор.

Котлован выкапывают, заливают, чтобы оставалось 60 – 70 см сверху под укладку 2-3 свай. Подход упрочнит фундамент, улучшит распределение нагрузки.

Если была сделана траншея, длина свай должна быть, как прямые отдельные участки выкопанного пространства.

Внутрь шурф вводят свернутый рулон рубероида, вставляют, плотно фиксируют арматурный каркас. Для армирования каждого столба используют связку четырех вертикальных штырей с опоясывающей проволокой, с шагом 30-40 см.

Бетонирование ростверка

Следующий шаг — бетонирование смесью воды, цемента, песка, оставляя сверху над залитым пространством 20 см арматуры.

Приступают к сборке ростверка, привязывают арматурные прутья к выведенным запасам, бетонируют.

Когда залитые опоры окончательно отвердеют, сначала укладывают концы шпал, которые получают две опоры (при шаге 2,7 м), или три (при расстоянии 1,35 м). Второй вариант размещения точек опоры предпочтительнее в случае воздвижения гаража, сарая из блоков.

Чтобы бетон просох, не подвергаясь внешним природным воздействиям, попаданию мусора, сразу после заливки укрывают рубероидом, плотным полиэтиленом. Через 2-5 дней после бетонирования укрытие снимают, разбирают опалубку. Остается подождать неделю для полного просыхания цемента, можно начинать строить.

Использование альтернативных способов закладки прочной основы может пойти на пользу при полном изучении вопроса. Если взяться за дело без предварительной информационной подготовки, можно сделать хуже, переплатить по итогу – фундамент придется полностью переделать.

Выйдет ли сэкономить на б/у материале:

Железобетонные шпалы: производство, где используют

Материал под рельсы или элемент фундаментной опоры строения — железобетонные шпалы. К изобретению такой конструкции шли долго. Сначала использовались каменные прокладки, однако они плохо поддаются обработке и изнашиваются, выходят из строя. Хорошо себя зарекомендовали подпорки из специально обработанного дерева, но их через некоторое время заменяют и ремонтируют. В итоге наиболее прочными остались конструкции из железобетона, который является материалом будущего.

Что это такое и где используют?

Железобетонные шпалы — подпорки под рельсы, которые имеют форму бруса с меняющимися размерами и формами сечения.

Это изделие имеет внутренний металлический каркас, состоящий из стальных прутьев, диаметр которых 0,03—0,06 см, меняется в зависимости от модификаций конструкции. Производство материала для фиксирования рельс выполняется по особой технологии, к которой предъявляют такие требования:

• Однородность смеси. Бетон для изделий хорошо перемешивают.
• Прочность конструкции. Важна при передачи усилия напряжения.
• Точность исполнения. Производители изделия соблюдают такие параметры материала для надежного монтажа рельс:
  • размеры;
  • формы;
  • вес.

Бетонные изделия широко используются по всему миру при сооружении новых железных дорог и реконструкции старых путей. Использование во всех климатических поясах выставляет повышенные требования к технико-эксплуатационным характеристикам, качеству изделий. Железобетонные шпалы, в зависимости от интенсивности износа полотна, имеют ресурс долговечности в 30—60 лет. Эти подпорки постепенно вытесняют деревянные в железнодорожном строительстве. А также делают фундамент из железобетонных шпал, часто используются изделия, бывшие в употреблении.

Плюсы и минусы: основной перечень

Изделия для закрепления рельс к полотну имеют позитивные и негативные отличия, представленные в таблице:

Показатель	Описание
Плюсы	Долговечность
	Устойчивость к агрессивным факторам внешней среды
	Стойкость к процессам разложения
	Высокая сопротивляемость механическим нагрузкам
	Сравнительно низкая цена
	Монтажные работы не сложны
	Эксплуатация шпал не требует больших финансовых издержек
	Параметры подпорок (длина, ширина) позволяют удобно их транспортировать, загружать и выгружать
Минусы	Разрушение железобетонных конструкций, из-за чего состояние путей периодически осматривают
	Прокладка под рейсы весит 270 кг, поэтому монтаж производится техникой (укладчиком шпал)
	Обязательное использование в конструкции прокладок, придающих упругость
	Железобетонный каркас проводит ток, поэтому применяют электроизоляцию

Виды изделий

Железобетонные шпалы бывают разных типов, подробнее о которых в таблице:

Параметры классификации	Вид	Характеристика
Стойкость к растрескиванию, качество и точность параметров	Опоры 1-го сорта	Обладает высокими эксплуатационными характеристиками
	Опоры 2-го сорта	Подвержены растрескиванию, в геометрии размеров допускаются отклонения
Вид крепления к рейсам	Ш-1	Раздельное болтово-клеммное соединение, фиксация осуществляется болтами и прокладками
	Ш-2	Крепление нераздельное
	Ш-3	Похожи с Ш-2, но вид крепления другой
Наличие изоляции от электротока и вид арматурного каркаса	С изоляцией	Бетонные шпалы оборудованы изоляторами
	Без изоляции	Отсутствуют изолирующие вкладыши

Требования по стандарту

Железобетонные шпалы изготавливаются согласно нормативным документам с строгими соблюденными формами и размерами.

Прочностные и другие показатели железобетонных шпал отражены в ГОСТ 33320–2015. Это изделия, к эксплуатационным показателям которых выдвигаются требования:

• Прочностные параметры. Сила, передающая предварительное натяжение, возникает сразу после изготовления изделия.
• Параметры бетона. Смесь должна иметь наивысшую меру однородности консистенции.
• Точные формы и размеры. Соответствие этим параметрам характерны для этих конструкций. Существуют строгие допуски по элементам шпал, сверяется соответствие заданным стандартам мест соединения с рельсами.

Посмотреть «ГОСТ 33320–2015» или cкачать в PDF (653.1 KB)

Производство

За последние годы было испробовано множество способов изготовления бетонных подпорок под шпалы. В мире пользуются 4-мя методами технологии по производству железобетонных изделий. Они обеспечивают получение надежной и проверенной продукции, которая отвечает требованиям международной стандартизации.

Карусельный тип с задержкой снятия форм

Готовый раствор заливается в кассетные формы, в которых происходит уплотнение изделия.

Технология предусматривает использование кассетных форм, состоящих из 6-ти элементов. Подготовленная смесь заливается в кассеты, где потом происходит ее уплотнение. Чтобы получить нужное сцепление и обеспечить предварительное напряжение, в раствор монтируют арматурный каркас. Достают из приспособлений готовую продукцию после достижения наивысших прочностных показателей. После завершения производственного цикла, освободившиеся от конструкций формы отправляют для следующей партии изделий.

Линейный тип

Для этого вида используют конвейер, на котором в очередности установлены формы для залива бетона, их длина составляет 100 метров. Боковые части устройств закрывают специальные приспособления, передающие механическое воздействие на металлический каркас. Когда смесь созревает, напряжение распределяется по всей бетонной поверхности.

Метод демонтажа формы со следующим напряжением

Эта технология предусматривает использование специальных форм и встраиваемых шаблонов, которые отмечают место расположения арматурного каркаса. Формы заливаются бетонным раствором, который уплотняют. Когда смесь схватывается, в нее фиксируют стальные пруты. После созревания бетона готовую шпалу вынимают из формы и шаблона. Изготовление изделий происходит беспрерывно.

Снятие форм с предварительным напряжением

Технология сходна с предыдущей, но вместо погружения в бетон металлических прутов в формы монтируют сварные стальные рамки, на них оказывают механическое воздействие. Устройства обеспечивают готовому изделию напряженное усилие. Емкости также быстро освобождаются от готовых железобетонных конструкций, и производственный цикл начинается заново.

Бетонный цоколь

— Хотите узнать больше о бетонных цоколях?

Хотите узнать больше о бетонных цоколях?

Цоколь — это архитектурный термин, используемый для описания тяжелого основания, поддерживающего колонну. Бетонный плинтус — это железобетонная балка, возводимая между стеной и ее фундаментом. Бетонные плинтусы предотвращают расширение или распространение трещин от фундамента в стену выше и равномерно распределяют нагрузку от стены на фундамент.Вот что вам нужно знать о бетонных плинтусах .

1. Применение бетонных цоколей

Бетонные плинтусы используются для создания приподнятой платформы для поддержки тяжелых грузов, таких как оборудование, которое необходимо поднимать выше пола. Они также используются для обеспечения точки на конструкции, которая может использоваться в качестве точки поддомкрачивания для будущего обслуживания тяжелой конструкции, такой как настил моста, где опорные стальные опоры, вероятно, будут заменены до того, как мост достигнет конца прогнозируемого срока службы. срок службы.

2. Цоколь садовый бетонный

Бетонные садовые плинтусы можно использовать для поддержки садовых скульптур от великолепных больших формальных садов до небольших патио. Чтобы скульптура была видна сверху, когда земля отваливается, потребуется более высокий постамент, но если скульптура помещается в землю, возвышаясь от зрителя, постамент должен быть ниже. Если поблизости много растений или кустов, цоколь должен быть достаточно высоким, чтобы скульптуру можно было видеть над листвой.Профессиональный ландшафтный дизайнер благоустроит ваш сад и разместит на нем скульптуры.

3. Плинтусы бетонные ограждения

Бетонные плинтусы идеально подходят для заполнения неприглядных зазоров под забором Colorbond . Их также можно использовать для подпорных стен, если цоколь находится под нижней направляющей забора. Благодаря этому забор будет выглядеть аккуратно и аккуратно, а сорняки, мусор и мусор не попадут в ваш двор. Также не допускают, чтобы животные копались под забором. Бетонные плинтусы для ограждений можно предварительно покрасить, чтобы обеспечить широкий спектр цветов, которые подходят вашему типу забора.

4. Цоколь бетонный цена

Стоимость бетонных плинтусов под забором колеблется от 53 до 62 долларов в зависимости от размеров плинтуса. Вы можете узнать цену на бетонные плинтусы для забора из нашего прейскуранта онлайн или связаться с Concrete Sleepers Sydney, чтобы узнать о ваших конкретных потребностях.

5. Плинтус для забора

Цоколь для забора замедлит рост сорняков и предотвратит проникновение змей на ваш задний двор или территорию из-под стального ограждения. Цоколь может быть использован как подпорная стена до высоты 600 мм. Однако может потребоваться усиление столбов, а также может потребоваться увеличение глубины и диаметра бетона в зависимости от высоты возводимой стены.

Ищете бетонные цоколи и др.?

Свяжитесь с Concrete Sleeper Sydney сегодня. Мы являемся ведущим поставщиком комплектов садовых ступенек , подпорных стенок и шпал всех видов. Мы имеем многолетний опыт работы с бетонными шпалами и подпорными стенами, обеспечивая наших клиентов недорогими, доступными и качественными бетонными подпорными стенами.Просмотрите наш обширный ассортимент продукции или отправьте электронное письмо по адресу [email protected]

Полимеры | Бесплатный полнотекстовый | Новый метод испытаний на изгиб полимерных материалов шпал для железных дорог

1. Введение

В качестве альтернативы для решения проблемы ухудшения состояния окружающей среды и нехватки шпал из твердой древесины было предложено несколько технологий изготовления шпал из композитных материалов. Даже 0,5% находящихся в эксплуатации традиционных шпал из предварительно напряженного бетона выходят из строя и требуют замены ежегодно, в то время как почти 1% выбрасывается из-за производственных дефектов [1].Основными альтернативными шпалами являются синтетические композиты (SC) [2] переработанные пластмассы [3,4], низкопрофильный предварительно напряженный бетон [5], полимербетон [6] и стальные шпалы [7]. Благодаря своей превосходной долговечности, соотношению прочности и веса, экологическим свойствам и превосходной устойчивости к гниению и атакам насекомых, альтернативные материалы для шпал из волокнистых композитов и переработанного пластика привлекли значительное внимание [8,9,10,11]. Предполагается, что рыночная доля композитных шпал для пассажирских поездов увеличится до 4.6% в 2024 году из-за постоянно растущего спроса на легкие материалы с исключительными механическими свойствами [12]. Например, компании Queensland Rail в Австралии потребуется не менее 100 000 композитных шпал в год в течение следующих 5 лет, чтобы обеспечить непрерывную работу своей региональной железнодорожной сети [13]. Хотя эти альтернативные технологии шпал доступны уже более двух десятилетий, их использование на реальных железнодорожных путях все еще незначительно по сравнению с деревянными, бетонными и стальными шпалами [14]. Qiu et al.[15] связали такое низкое использование композитных шпал с отсутствием признанных единых национальных и международных стандартов для альтернативных материалов шпал. Например, стандарт AREMA определяет минимальный модуль упругости альтернативных шпал не менее 1,17 ГПа [16], в то время как японский стандарт (JIS 1203: 2007) определяет минимум 6 ГПа [17]. Это требование согласно ISO 12856-1: 2014 колеблется от 1,17 до 6 ГПа [18], тогда как недавно разработанный австралийский стандарт AS1085.22: 2020 не указывает значение модуля упругости для альтернативной шпалы [19]. Более того, оценочные испытания в соответствии с этими стандартами в основном основаны на предварительно напряженных бетонных шпалах, что не совсем точно соответствует поведению альтернативных материалов шпал, поддерживаемых на балласте, как описано в разделе 2. области, которые создают положительный изгибающий момент на этих участках и одновременно создают отрицательный изгибающий момент в центральной части.Предыдущие исследования показывают, что распределение напряжений в зоне посадки рельса значительно выше, чем в центральной части [20,21]. Считается, что стандарт AREMA переоценивает требования к изгибу бетонных шпал для зоны сиденья рельса [22], но не для центральной части, поскольку сообщалось, что центральное растрескивание является одним из наиболее распространенных типов разрушения бетонных шпал [23, 24]. Оценка в процессе эксплуатации способности бетонных шпал к изгибу показала, что они превышают требования AREMA, но при этом наблюдалось центральное растрескивание [22].Похожая ситуация может быть замечена для пластиковых композитных шпал, где мониторинг этих типов шпал в процессе эксплуатации показал выход из строя центрального растрескивания в течение первых 15 лет их установки [25]. Однако пластиковые шпалы рассчитаны на средний срок службы ~ 40 лет [26]. Это указывает на то, что оценки и оценочные испытания испытаний в соответствии с существующими стандартами могут не отражать состояние нагрузки шпал, поддерживаемых гусеницей. Этот вопрос был подчеркнут McHenry et al.[25], в котором они указали, что статические испытания на изгиб в стандарте AREMA были первоначально разработаны для моделирования высоких изгибающих напряжений, возникающих во время установки, что является разовым явлением. Более того, недавнее исследование поведения шпал при изгибе и прогибе показало, что ни один из стандартных тестов полностью не отражает поведение во время эксплуатации [27]. Поэтому в этом исследовании предлагается новый тест на пятиточечный изгиб, направленный на создание реалистичных изгибающих моментов на месте одновременно в опоре рельса и в центре шпалы.Это исследование полезно не только для оценки существующих композитных шпал, но и для оценки футуристических композитных шпал с различными характеристиками сечения благодаря оптимизации формы и материала (рис. 1). Последнее важно, потому что полноразмерные шпалы будут подвергаться положительному и отрицательному изгибу (известному как W-образная форма), и, таким образом, любой неожиданный сбой, такой как целостность конструкции и нарушение сопряжения материалов, может быть зафиксировано с помощью этого типа испытаний. Более того, как показал обзор существующих стандартов в Разделе 2, необходимо испытать несколько секций спящего для оценки положительного и отрицательного изгибающих моментов спящего, в то время как при пятиточечном изгибе одно испытание может оценить оба поведения при изгибе.В этой статье представлена ​​разработка теста на пятиточечный изгиб для композитных шпал, и его пригодность продемонстрирована с помощью полноразмерных статических испытаний под эксплуатационной нагрузкой. Во-первых, с использованием программного обеспечения Strand 7 был проведен анализ различных композитных шпал, поддерживаемых балластом, чтобы понять интенсивность изгибающего момента и его изменение от рельсового седла к центру шпалы и перехода на другой тип шпалы. Было принято условие полной поддержки шпалы, поскольку было показано, что отклонение частично поддерживаемых шпал не сильно отличается (в пределах 5-8%) от отклонения шпал с полной опорой [33].Теория балки на упругом основании (модель Винклера) использовалась для проверки компьютерной модели из-за ее разумной точности оценки [20,34] и отсутствия поведения при изгибе различных типов шпал в процессе эксплуатации. Во-вторых, интервалы испытаний были отрегулированы таким образом, чтобы возникали изгибающие моменты, аналогичные реальным условиям. Кроме того, для предотвращения сильного сдвига (и, возможно, разрушения при сдвиге) и учета изменения отношения положительного и отрицательного изгибающих моментов от одного типа шпалы к другому, были рассмотрены различные типы упругой опоры, и для конкретного материала был выбран лучший. тип.Метод корреляции цифровых изображений (DIC) использовался для регистрации поведения изгиба с помощью полнопрофильных форм отклонения и измерений осадки опоры. Наконец, были разработаны аналитические решения испытания на пятиточечный изгиб, основанные на классической теории балок, и подтверждены с помощью анализа методом конечных элементов (FEA) для расчета величины изгибающего момента в посадочном месте рельса и в центре альтернативной шпалы.

2. Оценка существующих стандартов испытаний

Оценка поведения при изгибе альтернативных технологий шпал является фундаментальной частью понимания механических свойств шпал.Это также один из необходимых тестов для оценки производительности недавно разработанной конструкции спальных мест для их принятия в реальных приложениях. Однако было продемонстрировано, что поведение шпал при изгибе в гусенице со значительными различиями в их модулях упругости, E _s , различно. Например, композитные шпалы (E _s = 8 ГПа) будут иметь более высокий прогиб по сравнению со шпалами из предварительно напряженного бетона (E _s = 36 ГПа) [35], и это также отличается от типичной древесины твердых пород. [36].Это оказывает долгосрочное негативное влияние на характеристики гусениц, поскольку более жесткие шпалы будут воспринимать больше нагрузок, в то время как менее жесткие шпалы будут нести очень минимальную нагрузку, когда они перемежаются с деревянными шпалами [18,19]. Следовательно, точная оценка поведения при изгибе альтернативных материалов шпал важна для надлежащего управления путями. Соответственно, несколько стандартов испытаний [16,17,18,19] были опубликованы за последние два десятилетия, чтобы облегчить разработку и производство альтернативных материалов шпал.В этом разделе представлены и оценены методы испытаний для оценки характеристик шпал, предложенные в этих стандартах. Испытания на изгиб являются требованиями всех существующих стандартов, чтобы продемонстрировать пригодность альтернативной технологии шпал. Как показано в таблице 1, эти испытания представляют собой конфигурации изгиба в трех или четырех точках, обычно с упругими подушками под точкой нагрузки и над опорами. В таблице 1 показаны основные различия между различными стандартами с упором на испытания на изгиб.Стандарт AREMA [16] подчеркивает, что полные критерии испытаний не были разработаны для альтернативных шпал. Таким образом, исследователи должны принять это во внимание и быть более осторожными при проектировании и оценке альтернативных спальных мест в соответствии с соответствующим стандартом. Например, определение характеристик материала в соответствии с новым австралийским стандартом AS1085.22 [19] рекомендуется проводить на основе стандарта ISO 12856-1 [18], который был специально разработан для пластиковых шпал. Однако AS1085.22 [19] охватывает все альтернативные материалы шпал, кроме дерева, бетона или стали. То же самое можно увидеть в конфигурациях испытаний на изгиб стандарта AS1085.22 [19] для альтернативных шпал, которые идентичны испытаниям в AS1085.14 [37] и AREMA-chapter 30-4 [16], которые разработаны для шпал из предварительно напряженного бетона. Испытания как в ISO 12856-2 [38], так и в AREMA-chapter 30-5 [16] могут быть выполнены при оценке пластиковых шпал, поскольку оба соответствуют требованиям к пластиковым шпалам; однако стандарт ISO позволяет испытывать шпалы с прикрепленными к ним рельсовыми подкладками, в то время как AREMA этого не делает.Еще одно важное различие между стандартами заключается в их критериях тестирования / прохождения. AREMA [16] не определяет никаких критериев прохождения для альтернативных шпал; однако шпалы из предварительно напряженного бетона не должны иметь структурных трещин при испытании в соответствии с разделом 4 стандарта. С другой стороны, австралийский стандарт AS1085.22 [19] утверждает, что остаточный прогиб должен быть менее 0,5 мм через три минуты после разгрузки в дополнение к требованиям об отсутствии трещин. Испытания на изгиб в соответствии с этими стандартами имеют ограничения в отношении поведения шпалы на балласте в соответствии с теорией BOEF.Во-первых, эти стандарты оценивают поведение при изгибе в двух-четырех отдельных испытаниях, которые требуют не только времени и ресурсов, но и не отражают точно поведение спящего на балласте, когда спящие испытывают как отрицательные, так и положительные изгибающие моменты. Во-вторых, существующие стандарты испытаний не учитывают сечение рельса или стальные пластины аналогичного размера для приложения нагрузок на посадочные места рельсов. Это может иметь решающее значение при оценке того, будут ли шпалы испытывать какие-либо вмятины в области сиденья рельса, особенно для альтернативных конструкций, в которых не используются подкладки рельсов.Более того, использование упругих прокладок в стандартах может не иметь практических причин, которые отражают поведение шпал в балласте или необходимость в соответствии с характеристиками материала. Например, может потребоваться использование упругих подушек для бетонных шпал (в соответствии с требованиями стандартов AREMA, глава 30-4 и AS1085.14), чтобы предотвратить растрескивание бетона и, следовательно, предотвратить потерю поперечного сечения, как показано на Рисунке 2b, где нагрузка прикладывалась непосредственно к бетонной поверхности [39]. Похоже, что это требование перенесено в новые альтернативные стандарты, согласно которым шпалы имеют гораздо более низкие модули упругости, чем у бетона, и, следовательно, могут не требовать этих упругих подушек.Недавнее исследование по усовершенствованию метода тестирования композитных шпал (протестированных пластиковых шпал) на основе AREMA [16] рассматривает четырехточечный изгиб без каких-либо упругих прокладок, как показано на Рисунке 2a [25]. Однако в настоящем исследовании для перераспределения изгибающих моментов в соответствии с теорией BOEF (с учетом модуля упругости шпал) использовались эластичные подушки, таким образом имитируя и фиксируя поведение альтернативных шпал на балласте.

Несмотря на то, что очевидно, что шпал в пути подвергается воздействию как положительных, так и отрицательных изгибающих моментов в седле рельса и в центре, интенсивность изгибающих моментов в седле рельса и в центре различается от одного спального места к другому из-за изменений в жесткость шпал.Поэтому предлагается новый метод испытаний с целью представления фактического поведения железнодорожных шпал над балластом.

3. Концепция пятиточечного статического изгиба железнодорожных шпал

Поскольку железнодорожные шпалы поддерживаются балластом, сиденья рельсов испытывают положительный изгибающий момент (провисающий момент), в то время как центр шпалы испытывает отрицательный изгибающий момент ( момент захвата). Конструкция железнодорожных шпал была основана на теории BOEF, которая была впервые представлена ​​Винклером в 1867 году и Циммерманном в 1888 году [40], а затем модифицирована Хетенеи в 1967 году [41].Из-за отсутствия исчерпывающих данных о поведении при изгибе композитных шпал с различным модулем изгиба в Австралии, этот метод используется для оценки поведения при изгибе образцов шпал с приемлемой точностью, как подчеркнули Закери и Садеги (2007). [20]. Эта модель также была введена в AS1085.14: 2012 [37] в качестве альтернативы эмпирическому методу анализа спящих мест. Однако следует отметить ограничения модели BOEF, такие как отсутствие взаимодействия между поддерживающими слоями шпалы (балласт, суббалласт и земляное полотно), поскольку модель представляет эти слои только с одним значением модуля упругости [42 ].Согласно модели BOEF, на интенсивность изгибающих моментов в седле рельса и в центре шпалы влияет состояние балласта (модуль опоры шпалы), ширина колеи / длина шпалы и тип материала шпалы. Это указывает на то, что композитная шпала с модулем упругости ~ 2 ГПа будет иметь характеристики изгиба, отличные от поведения шпалы из предварительно напряженного бетона 40 ГПа, поддерживаемой балластом. Общая форма изгиба груженой шпалы в пути (поддерживаемой балластом) принимает форму буквы W в зависимости от ширины колеи и типа материала.Поведение при изгибе пластиковых композитных шпал с контрольными деревянными шпалами во время эксплуатации было изучено в США, и было обнаружено, что формы изгиба аналогичны, но они более заметны у более мягких шпал (пластмассовых), чем у деревянных шпал, как показано на Рисунок 3 [43]. Это аналогичная форма изгиба шпал, проанализированная в соответствии с теорией BOEF, продемонстрированная Qiao et al. [44], когда они сравнивали характеристики прогиба древесины и усиленной древесины с оберткой из армированного стекловолокном пластика (GFRP).Деревянная шпала из стеклопластика показала меньший прогиб в посадочном месте рельса и на концах из-за повышенной жесткости, как также показано на рисунке 3. Это поведение изгиба можно имитировать с помощью конфигурации пятиточечного изгиба при условии, что нагрузка прилагается непосредственно к седлу рельса. площадь. Это не только помогает продемонстрировать поведение шпал при изгибе, но также позволяет лучше понять пригодность и целостность конструкции композитных шпал в целом. Это особенно важно в случае композитных шпал с разными характеристиками сечения по всей длине шпалы (рис. 1), изготовленных из разных материалов по длине и поперечному сечению.Однако из-за того, что образцы шпал сделаны из одного и того же материала по всей их длине (обычно доступны альтернативные типы шпал) и для простоты, влияние этого изменения поперечного сечения в данном исследовании не рассматривается. Изогнутая форма и поведение шпал при изгибе, показанные на рис. 3, не могут быть зафиксированы в одном испытании с использованием конфигураций трех- или четырехточечного изгиба. С другой стороны, использование балластной коробки для полноразмерных испытаний является дорогостоящим и трудоемким из-за его большого размера и большого веса.Более того, правильное уплотнение балласта имеет решающее значение для этого подхода для достижения согласованных и сопоставимых результатов испытаний. Таким образом, испытание на пятиточечный изгиб может быть альтернативным, но простым способом имитации поведения шпал, поддерживаемых балластом.

3.1. Предыдущие работы по испытанию на пятиточечный статический изгиб

Испытание на пятиточечный изгиб является новым для применения в железнодорожных шпалах, и опубликованных данных по испытаниям неразрезных балок недостаточно. Некоторые исследователи успешно применили этот подход к испытаниям для неразрезных балок или плит, на конструкции которых одновременно действуют положительные и отрицательные изгибающие моменты.Ким и Дхаран [45] использовали эту концепцию для определения прочности композитов на межслойный сдвиг. Pouget et al. [46] и Ли и др. [47] использовали аналогичный метод испытаний при исследовании систем наплавки на ортотропных стальных мостах с использованием лабораторных образцов. Su et al. [48,49] также исследовали поведение балок из алюминиевого сплава с полым профилем при пятибалльных испытаниях. Mujika et al. [50] преобразовали испытание на трехточечный изгиб в испытание на пятиточечный изгиб, чтобы провести испытание на усталость при двухстороннем изгибе; однако применение было продемонстрировано только в ходе небольших лабораторных испытаний.В то время как конфигурация изгиба в пяти точках была признана полезной несколькими исследователями при оценке структурных характеристик конструкций, в доступных исследованиях использовались определенный период испытаний, тип опоры и тип нагрузки (точечная нагрузка против распределенной), отражая фактическое применение, в котором тест был разработан для. Поэтому следует определить подходящие конфигурации испытаний на пятиточечный изгиб, чтобы лучше всего отражать поведение шпал на рельсовых путях.

3.2. Определение подходящей конфигурации для 5-точечного статического испытания

Испытание на 5-точечный изгиб, как следует из названия, состоит из трех опор внизу и двух точек нагрузки наверху (рис. 4).Внешний или внутренний пролет этого испытания на изгиб изменяет интенсивность индуцированных изгибающих моментов в гнезде рельса и в центре образца. Таким образом, расстояние «а» на рисунке 4 было тщательно определено так, чтобы изгибающие моменты в посадочном месте рельса и в середине лучше всего отображали шпалы на балласте. Поскольку в Австралии нет данных о изгибающем моменте в пути для древесины и ее альтернатив, был проведен анализ BOEF. Модель каждого типа спальных мест была разработана в Strand7 R2.4.6 от Strand7 Pty Ltd., Сидней, Новый Южный Уэльс, Австралия [51] и подтверждено уравнениями изгибающего момента в разделе 4.3.4 AS1085.14 [37] с почти 100% точностью. Этот анализ был основан на типичной узкоколейной конфигурации пути Queensland Rail (QR), в которой расстояние между рельсами составляет 1130 мм, а длина шпалы L составляет 2130 мм [29] с поперечным сечением 230 мм ( ширина) на 115 мм (высота). Следовательно, расстояние между точками нагружения выбрано равным 1130 мм, чтобы положительный изгибающий момент создавался в том же месте, как если бы шпала находилась в пути.Типичный диапазон модуля упругости опоры (балласта) в Австралии составляет от 10 до 40 МПа [40]; однако анализ BOEF показывает, что значение модуля упругости не влияет в значительной степени на изгибающий момент, силу сдвига и форму отклонения, как показано на рисунке 5. С другой стороны, изменения жесткости шпалы сильно влияют на формы отклонения шпал. Это означает, что распределение момента между сиденьем рельса и центром спального места отличается от одного спящего к другому. Согласно анализу BOEF, отношение положительного и отрицательного изгибающего момента для деревянной шпалы (E _s = 13.6 ГПа) составляет 2,27, у других шпал примерно такое же значение. Отношение положительного и отрицательного изгибающего момента для разных расстояний между внешней опорой и точкой нагружения «а» находят и сравнивают с отношениями, полученными при анализе BOEF. По сравнению с анализом BOEF, испытание на пятиточечный изгиб дает более низкие отношения положительного и отрицательного изгибающих моментов из-за более высокого отрицательного изгибающего момента в центре. Однако было обнаружено, что расстояние a = 300 мм дает самые высокие отношения изгибающего момента по сравнению с 350 мм и 400 мм, как показано в таблице 2.Тем не менее, значение «а» меньше 300 мм вызовет сильное сжатие на внешних опорах и в зонах седла рельса и высокий сдвиг, что критично для технологий изготовления шпал с относительно низким модулем упругости. Тем не менее, рисунок 5 показывает, что величина поперечной силы при пятиточечном изгибе аналогична существующему стандарту AS1085.14, хотя она немного выше, чем величина поперечной силы в соответствии с теорией BOEF. Прогиб и изгибающий момент от испытательной установки на пятиточечный изгиб и анализ BOEF показаны на рисунке 5.На рисунке 5 также сравнивается поведение деревянной шпалы при четырехточечном методе испытаний, предложенном австралийским стандартом AS1085.22 [19]. В то время как изгибающие моменты рельсового седла аналогичны при испытании на пятиточечный изгиб и испытании на изгиб седла рельса, лучшее соответствие формы изгиба теории BOEF может быть получено при испытании на пятиточечный изгиб. Поскольку седло рельса испытывает самый высокий изгибающий момент, ожидается, что при окончательной нагрузке произойдет отказ шпалы в седле рельса. Было замечено, что находящиеся в эксплуатации пластиковые шпалы выходят из строя или трескаются около посадочных мест рельсов [25].Это также показывает преимущество пятиточечного изгиба по сравнению с существующими испытаниями на четырехточечный изгиб. Кроме того, FEA испытания на центральный изгиб в соответствии со стандартом AREMA (также аналогичным AS 1085) показывает, что испытание вызывает гораздо более высокий изгибающий момент и усилие сдвига по сравнению с испытанием по пяти точкам и шпалами в эксплуатации для шпалы. такая же приложенная нагрузка. Недавнее исследование также показало, что ни одно из стандартных испытаний на центральный изгиб не отражает реальных условий нагрузки железнодорожной шпалы, поддерживаемой балластом [27].Таким образом, это сравнительное исследование показывает, что испытание на пятиточечный изгиб может заложить основу для разработки испытаний на изгиб полимерных железнодорожных шпал.

Спальные конструкции с оптимизированными поперечными сечениями и меньшими поперечными сечениями в средней части, чем у сидений рельсов, могут иметь меньшую допустимую нагрузку на изгибающий момент в центре, чем у рельсовых сидений; следовательно, эти шпалы могут сначала выйти из строя в центре. Это поведение может быть зафиксировано с помощью пятиточечного статического испытания на изгиб, но испытательная установка должна должным образом определять уровень изгибающего момента в средней части шпал.Чтобы решить эту проблему, исследователи использовали более мягкие материалы, а именно неопрен и резину EPDM для средней опоры, чтобы помочь соответствующим образом перераспределить изгибающие моменты.

6. Аналитическое решение пятиточечного изгиба и проверка методом конечных элементов

Таблица 4 содержит расчет изгибающего момента в гнезде рельса и в центре шпал. Поскольку установка для пятиточечного изгиба является статически неопределенной, для этих расчетов были выведены два уравнения моментов, основанные на неопределенных теориях анализа балки.В этом разделе представлено аналитическое решение испытательной установки на пятиточечный изгиб с расчетом средней опоры и без нее с использованием теории балок. Проверка этих уравнений также выполняется с помощью анализа методом конечных элементов в программном обеспечении Ansys Workbench. Испытательная установка на пятиточечный изгиб может быть представлена ​​просто как опорная балка с дополнительной роликовой опорой в центре балки или как непрерывная балка из двух пролетами, как показано на рисунке 4. Средняя опора создает новую вертикальную реакцию и отрицательный изгибающий момент в центре балки.Используя теорию равновесия, общие уравнения моментов в седле рельса (M _B ) и центре (M _C ) могут быть выражены как

M _C = A _y AB — (P / 2 — A _y ) BC

(2)

где AB — расстояние между точками A и B, а BC — расстояние между точками B и C. P — общая нагрузка, прикладываемая к шпалу. Неизвестная реакция на опоре A (A _y ) в уравнениях (1) и (2) не может быть просто рассчитана с помощью теории равновесия из-за непрерывности луча (дополнительная опора в центре и, следовательно, реакция C _y ).Когда вычисляется C _y , внешние реакции (A _y и E _y ) могут быть легко вычислены по симметрии (A _y = E _y ). Следовательно, метод неопределенного анализа балки может быть применен для расчета средней реакции C _y . Существует несколько методов неопределенного анализа балки, таких как метод силы, метод смещения (отклонение наклона и распределение момента) и метод прямой жесткости [67]. Силовой метод, который также называют методом последовательной деформации, рассматривается при анализе неопределенной балки в связи с его непосредственной актуальностью и применимостью к 5-точечной испытательной конфигурации для шпал.Аналогичным образом принят метод наложения из-за его простоты. Чтобы сгенерировать уравнения совместимости в силовом методе, шпала представлена ​​двумя отдельными определенными балками, что также реализовано в [68]. Первая балка, которую еще называют базовой балкой, представляет собой всю шпалу (установку) без средней опоры. Вторая балка, которая называется дублирующей балкой, представляет собой балку с простой опорой, с направленной вверх вертикальной силой (C _y ), действующей в середине балки (две нагрузки на опору рельсов снимаются), с учетом эффекта средней опоры. который был удален в первом (базовом) пучке.Уравнение совместимости теперь может быть получено путем установления непрерывности деформации между базовой балкой и резервной балкой для средней опоры. Когда средняя опора удалена, прогиб в середине пролета (точка C) можно записать как δC ₁ = — Па (3L ² — 4a ² ) / (48 E _s I). В этом отношении E _s — это модуль упругости шпалы в продольном направлении, I — второй момент инерции шпалы, L — расстояние между внешними опорами A и E.Для резервного элемента отклонение в середине пролета из-за направленной вверх силы (C _y ) можно записать как δC ₂ = (C _y L ³ ) / (48 E _s I). Записывая уравнение совместимости для средней опоры, т.е. δC ₁ + δC ₂ = 0, тогда

−Pa (3L ² — 4a ² ) / (48 Es I) + C _y L ^3/ (48 Es I) = 0

∴ C _y = Па (3L ² — 4a ² ) / L ³

(3)

В уравнении (3) a — это расстояние между опорой рельса и внешней опорой.

Для испытаний на пятиточечный статический изгиб с упругой опорой в центре имеется оседание в средней опоре. Следовательно, сумма перемещений в уравнении совместимости не равна нулю и может быть записана как

−Pa (3L ² — 4a ² ) / (48 Es I) + C _y L ^3/ (48 Es I) = −ΔC _R

где ΔC _R — относительное смещение средней опоры относительно внешних опор.Тогда уравнение (3) принимает вид

C _y = (Па (3L ² — 4a ² ) — 48 Es I ΔC _R ) / L ³

(4)

Для проверки аналитического решения был проведен трехмерный анализ методом конечных элементов на основе типичной деревянной шпалы QR (рис. 12) с использованием программного обеспечения Ansys Workbench 19.2 от Ansys, Inc., Канонсбург, Пенсильвания, США. Шпала была смоделирована с использованием однородного структурного твердотельного элемента Solid186. Шпала имеет модуль упругости 13.6 ГПа и сечением 230 на 115 мм. Прочность на изгиб 55 МПа, предел прочности при растяжении 34 МПа (параллельно волокнам) и прочность на сжатие 42 МПа (параллельно волокнам) рассматривались на основе стандарта AS 1720.1 [69]. Общая прилагаемая нагрузка составляет 144 кН (72 кН на каждое сиденье рельса). Наружные опоры были ограничены для движения во всех направлениях; однако вращение вдоль продольной оси было установлено свободным, чтобы учесть эффект изгиба. Чтобы проверить уравнение (2), относительное смещение 1.На среднюю опору наносили 5 мм (ΔC _R ). Опорные реакции и изгибающие моменты согласно аналитическим данным и результатам численного решения сравниваются в таблице 5. Численное решение показывает очень хорошее согласие с аналитическим решением. Небольшие отклонения могут быть из-за сжатия шпалы в опорах и точках нагружения для численного анализа из-за трехмерной формы. Экспериментальные результаты также сравнивались с результатами анализа КЭ, чтобы убедиться, что изгибающие моменты, рассчитанные в соответствии с аналитическими уравнениями, представляют собой экспериментальные результаты.Это было достигнуто путем мониторинга перераспределения деформации в посадочном месте рельса и в центре из-за усадки средней опоры с использованием метода DIC. Измерения были произведены на передней поверхности шпал, то есть на нижнем гнезде рельса и в центре верхней части, где ожидались максимальные изгибающие моменты. Измерение деформации было оправдано, потому что материалы шпалы подвергались нагрузкам в пределах их упругой области, как показывают графики смещения нагрузки (рис. 9). Это означает, что отношение посадочного места рельса к центральной деформации представляет собой отношение напряжений и, следовательно, изгибающие моменты для конкретной нагрузки (144 кН в данном случае).Было обнаружено, что отношение деформации седла рельса к центру составляет 1,2 для всех стальных опор, тогда как оно увеличивается до 1,5, когда в центре используется неопреновая опора. Хотя разница в 0,1 по сравнению с отношениями изгибающих моментов в таблице 5, эта разница оправдана, поскольку деформация измерялась на передней поверхности образца, а не на нижней (для посадочного места рельса) и верхней (для центра). грани, где возникает максимальная деформация. Тем не менее очевидно, что при использовании неопреновой опоры деформация седла рельса и, следовательно, изгибающий момент увеличивались, как также показано на фиг.10, где форма изгиба на шептале рельса намного острее, когда используется неопреновая опора.Следовательно, уравнения (1) — (4) можно использовать для анализа испытаний на статический изгиб по пяти точкам и прогнозирования распределения изгибающего момента вдоль шпалы для различных уровней нагрузки и типов опор с измеренной относительной оседкой средней опоры. Эта информация полезна при оценке эффективности шпал, а также в будущем развитии. Например, осадка средней опоры на 1,5 мм приведет к снижению реакции средней опоры с 71,91 кН до 66,40 кН, рассчитанной с использованием уравнения (4) (для деревянной шпалы, т.е.е., E _s = 13,6 ГПа). Используя это значение, можно рассчитать величину внешней опоры (A _y ), а также величину центрального изгибающего момента (уравнение (2)). Сводная информация о величине центрального изгибающего момента для деревянной шпалы при приложенной нагрузке на посадочное место рельса 72 кН приведена в таблице 5. Обратите внимание, что сжатие шпал в посадочном месте рельса и опорах не учитывается в анализе. Наконец, любые изменения, касающиеся испытательного диапазона из-за разной ширины колеи, можно включить в уравнение, просто изменив значения «a» и «L».

7. Выводы

В этой статье представлен новый метод испытаний для оценки поведения при изгибе технологий деревянных шпал. Эффективность испытания на пятиточечный статический изгиб оценивалась неразрушающим контролем четырех типов шпал с различным модулем упругости: древесины (E _s = 13,6 ГПа), переработанного пластика (E _s = 1,0 ГПа), синтетические композиты (E _s = 8,1 ГПа) и низкопрофильный предварительно напряженный бетон (E _s = 38.0 ГПа) шпалы. Кроме того, в средней опоре были рассмотрены три материала: сталь, неопрен и прокладки из резины EPDM, а в концевых опорах использовалась сталь при проверке испытания на статический изгиб по пяти точкам. По результатам этой работы можно сделать следующие выводы:

• Испытание на пятиточечный статический изгиб представляет собой простой метод испытаний для моделирования поведения шпалы, поддерживаемой балластом и подверженной одновременным положительным и отрицательным изгибающим моментам. Близость этого метода испытаний к ситуации на месте ограничивается поведением шпалы в соответствии с теорией BOEF и диапазоном сдвига 300 мм для предотвращения высокого напряжения сдвига, превышающего таковое для AS1085.14 стандарт. Отклоненные профили при испытании на пятиточечный статический изгиб очень похожи на профили деформационного поведения при расчете с использованием балки на упругом основании, за исключением бетонных шпал.

• Модуль изгиба шпалы является более важным параметром, чем модуль упругости (балласт) при определении изгибающего момента, силы сдвига и формы отклонения шпал. Отношение изгибающего момента в гнезде рельса (провисание) к центральному изгибающему моменту (изгибание) увеличивается с увеличением модуля упругости шпал.Отношение момента провисания к моменту коробления у повторно используемой пластмассовой шпалы (E _s = 1,0 ГПа) увеличивается из-за более сильного изгиба посадочного места рельса из-за его значительно низкого модуля упругости.

• Твердость или эластичность средней опоры при испытании на 5-точечный изгиб оказывает значительное влияние на определение величины положительных и отрицательных изгибающих моментов, испытываемых железнодорожными шпалами. Неопреновый каучук подходит для деревянных шпал и шпал из FFU, EPDM-каучук подходит для пластиковых шпал, а стальная опора для низкопрофильных шпал из предварительно напряженного бетона.Это указывает на то, что тип средней опоры очень сильно зависит от модуля упругости материалов шпалы, то есть чем выше модуль упругости шпалы, тем более прочный материал средней опоры требуется. Однако предлагается неопреновая опора для стандартизации пятиточечного изгиба железнодорожных шпал на полимерной основе.

• Модуль железнодорожных шпал напрямую влияет на распределение изгибающего момента между опорой рельса и центром шпалы. Изгибающий момент от положительного к отрицательному возрастает по мере увеличения жесткости шпалы для опоры из неопрена и EPDM.Высокая эластичность низкопрофильных шпал из предварительно напряженного бетона требует наличия стальной подкладки для создания отрицательного изгибающего момента в середине шпалы. Однако это ограничивалось интенсивностью нагрузки и типом (статическим), применявшимся в этом исследовании.

• Разработанное теоретическое уравнение, основанное на анализе силового метода неопределенной балки и с учетом осадки средней опоры и модуля упругости шпал, позволяет непосредственно рассчитывать реакции на опорах и изгибающие моменты по длине шпалы.Проверка с помощью анализа FEA для деревянных шпал показала, что аналитическое решение может точно предсказать величину изгибающих моментов в опоре рельса и в центре шпалы при испытаниях на статический изгиб по 5 точкам.

Приведенные выше результаты показали, что испытание на статический изгиб по 5 точкам представляет собой простой и надежный метод испытаний для оценки поведения при изгибе альтернативных технологий деревянных шпал. Однако необходимы дальнейшие исследования для оценки эффективности этого метода испытаний в условиях предельного и циклического нагружения, особенно для подтверждения местоположения отказа и поведения различных технологий шпал на основе полимеров.Кроме того, необходимо оценить эффективность этого нового метода испытаний при оценке характеристик изгиба других альтернативных технологий спальных мест, помимо рассмотренных в данном исследовании. Например, шпалы с разными свойствами материала (таким образом, разные E _s ) или разными характеристиками сечения по длине шпал. Как только это будет достигнуто, этот новый метод испытаний может привести к разработке единого стандарта испытаний для существующих и новых технологий железнодорожных шпал.

Железобетонные элементы | БЪЛГАРСКИ БЕТОННИ ЕЛЕМЕНТИ

1	Сваи железобетонные, сечение — 0,30, 0,35, 0,40 м; длина 6-14 м	BS 8498: 1971 Железобетонные пилоты, BS EN 13369: 2006 Общие правила для готовых изделий из бетона, Техническая спецификация заказчика	Для оснований зданий и сооружений в слабых грунтах
2	Балки железобетонные	BS EN 13369: 2013 Общие правила для готовых изделий из бетона, Техническая спецификация заказчика	Для строительства мостов, конструкций зданий и сооружений и прочего
3	Колонны железобетонные	BS EN 13369: 2013 Общие правила для готовых изделий из бетона, Техническая спецификация заказчика	Для строительных конструкций зданий и сооружений и прочее
4	Трубы железобетонные — F 200 см, F 150 см, F 100 см, F 50 см и крышки для труб	BS 1462-87 Трубы круглые бетонные для дорожных и железнодорожных водопропускных труб ,, BS EN 13369: 2013 Общие правила для готовых изделий из бетона, Техническая спецификация заказчика	Для изготовления железнодорожных водопропускных труб, колодцев и др.
5	Фундамент железобетонный FITCH 2 и анкер KIA	BS EN 13369: 2013 Общие правила для готовых изделий из бетона, Чертежи Института исследований и проектирования Транспроект	Установка железобетонных опор для электрификации, фундамента и анкеровки.
6	Железобетонные канавы и покрытия канав (тяжелый элемент канавы 200/50; тяжелый элемент канавы 200/30)	BS EN 13369: 2013 Общие правила для готовых изделий из бетона, Техническая спецификация заказчика	Для отвода поверхностных вод
7	Разделитель стен железобетонный	BS EN 13369: 2013 Общие правила для готовых изделий из бетона	Для строительства открытых складов
8	Элементы железобетонные для футеровки траншей (Элемент футеровки 1,5 / 1,00)	BS EN 13369: 2013 Общие правила для готовых изделий из бетона, Техническая спецификация заказчика	Для отвода поверхностных дождевых вод с проезжей части и обочины.
9	Дорожный элемент железобетонный	BS EN 13369: 2013 Общие правила для готовых изделий из бетона, Техническая спецификация заказчика
10	Элементы железобетонные для железнодорожного строительства	BS EN 13369: 2013 Общие правила для готовых изделий из бетона, Техническая спецификация заказчика	Для строительства опорной инфраструктуры при строительстве железных дорог, железнодорожных переездов, пешеходных переходов, выносных, милиметровых знаков
11	Панельные элементы люльки и кровельные панели для них	BS EN 13369: 2013 Общие правила для готовых изделий из бетона	Для строительства каналов метрополитена
12	Столбы и стержни железобетонные	BS 10858, BS EN 13369: 2013 Общие правила для готовых изделий из бетона	Для виноградников, пальметто, защитных ограждений автомагистралей и др.
13	Желоб железобетонный 50/50/5 (тип «Итальянский»)	BS EN 13369: 2013 Общие правила для готовых изделий из бетона	Для отвода поверхностных вод
14	Бордюры железобетонные и плитка	BS EN 13369: 2013 Общие правила для готовых изделий из бетона	Для формирования улиц, построек и т. Д.
15	Вал и решетка железобетонные	BS EN 13369: 2013 Общие правила для готовых изделий из бетона	Для сантехнических и других валов
16	Элементы парковочные железобетонные	BS EN 13369: 2013 Общие правила для готовых изделий из бетона	Для устройства парковок, укрепления земляных насыпей от эрозии, для подъездов к гаражам, устройства заборов и др.
17	Элементы железобетонных промышленных заборов	BS EN 13369: 2013 Общие правила для готовых изделий из бетона	Для строительства сплошных заборов промышленных и иных объектов

Заливная бетонная подпорная стена — Как обсудить

Подпорная стена бетонная

Сколько стоит монолитная бетонная стена?

Стоимость подпорной стены Стоимость подпорной стены колеблется от 3 до 40 долларов за квадратный фут.Цены на стеновые блоки колеблются от 10 до 15 долларов за квадратный фут, а сборный железобетон и бетон — от 20 до 25 долларов.

Сколько в этом контексте стоит бетонная подпорная стена?

Полная стоимость установки бетонной подпорной стены складывается из материальных и трудовых затрат. Для фундамента вы можете ожидать от 40 до 85 долларов за квадратный фут. Добавление декоративной отделки, изгибов, лестниц, освещения или других улучшений увеличивает стоимость.

Во-вторых, как построить подпорную стену дешевле всего?

*

1. Пропитанная сосна — самый дешевый материал.
2. Древесина лиственных пород дороже обработанной сосны.
3. Бетонные шпалы дороже.
4. Лучшие блоки относительно дороги в установке.
5. Блокировочные бетонные блоки доступны по разным ценам.

Наливной бетон в этом районе дешевле блочного?

Фундаменты стен из монолитного бетона, несомненно, прочнее ломовых блоков. Построить чугунную стену быстрее и эффективнее, но это может быть дорого, если цементный завод находится далеко.Если бетонный вагон должен ехать более 90 минут, каменный фундамент, вероятно, лучший выбор.

Стены из блоков или чугуна дешевле?

Стоимость варьируется от региона к региону, но каменные фундаменты в этом районе стоят примерно на 20% меньше, чем блочные фундаменты той же высоты. По моему последнему опыту, фундамент 8×16 CMU стоит около 6,25 доллара за квадратный фут стены по сравнению с примерно 5 долларами за квадратный фут за 10 дюймов литой стены.

Насколько глубоко должен быть нижний колонтитул подпорной стены?

Что делать: Стены должны оставаться или иметь выемку на 3/4 минуты, так чтобы основание или основание стены ■■■■■■ ниже линии замерзания (от 6 до 48 дюймов, в зависимости от местности).В сильный мороз используйте бетонный блок вместо подпорной стены до уровня, а затем возьмите подпорную стену сверху.

Почему подпорные стены такие дорогие?

Так как подпорная стена требует гораздо большего: 2 выравнивания, позиционирования, дренажных отверстий и дренажа, она обычно будет стоить больше, чем стена для ландшафтного дизайна. Однако можно построить простую подпорную стену с рельсами, которая будет стоить дешевле, чем стена из зеленого кирпича со встроенными сиденьями.

Габионы дешевы?

Установка: Габионы очень экономичны для подпорной стены или каменного забора, так как не требуется копать или вспахивать землю.Стоимость рабочей силы минимальна по сравнению с традиционной каменной стеной Новой Англии.

Как рассчитывается бетонная подпорная стена?

Для расчета объема подпорной стены нам необходимо рассчитать объем подпорной стены. Здесь я разделил подпорную стенку на две части: часть A — опорная плита, а часть B — ствол подпорной стены. Итак, объем подпорной стенки = объем основания + объем багажника.

Сколько стоит подпорная стена высотой 6 футов?

Заполнены ли блочные стены бетоном?

Бетонные блоки, из которых построены фундаменты блоков, являются пустотелыми.После укладки бетонных блоков полости можно заполнить цементным раствором или небольшим количеством щебеночного бетона. Когда строитель делает это, стены из залитых бетонных блоков выглядят почти так же, как стены из заливного бетона.

Вам нужно заливать огнеупорные блоки бетоном?

Если вы работаете со стволами деревьев, вы можете значительно укрепить их, залив их бетоном. Он не тяжелый и немного укрепляет бутылку. Бетон также может помочь, если у вас есть треснувшие блоки.

Сколько стоит бетонный дом?

Для типичного дуплекса и участка площадью 2500 квадратных футов (розничная цена 180 000 долларов) дополнительные расходы составляют примерно 7 000 долларов. Согласно отчету HUD, дополнительные затраты на строительство ICF необходимо сопоставить с долгосрочными выгодами.

Как долго прослужит бетонный фундамент?

Фундаменты из монолитных бетонных блоков и плит прослужат от 80 до 100 лет и более при условии их высокого качества.Термитная изоляция рассчитана на 12 лет, пока химические барьеры остаются нетронутыми. Хорошо уложенная гидроизоляция с битумным покрытием должна прослужить 10 лет.

Сколько стоит заливка фундамента?

В чем разница между банкой и шлакоблоком?

Шлакоблок изготовлен из цементных и угольных углей. Бетонный блок изготавливается из стали, дерева и бетона. Шлакоблоки легче бетонных. Бетонный блок содержит камень или песок, что делает его тяжелее.

Верхние стены лучше литого бетона?

Фундаменты

Superior Walls превосходят литые или блочные фундаменты, потому что они сделаны из железобетона высокой плотности (5000 фунтов на квадратный дюйм), который заливается в постоянные формы в контролируемой среде. (По данным Американского института бетона, смесь водонепроницаема до 4000 фунтов на квадратный дюйм.)

Нужен ли дренаж небольшим подпорным стенам?

Небольшие стены высотой менее 3 футов могут не нуждаться в дренажных отверстиях, если сама стена не является полностью водонепроницаемой.Например, кирпичные стены, уложенные сухим способом — те, которые не скреплены строительным раствором — имеют достаточно места между каждым кирпичом, чтобы время от времени образовывались серые дыры.

Останавливают ли подпорные стены воду?

Подпорные стены могут помочь отводить воду с фундамента во время наводнения. Часто они являются просто частью решения по управлению потоком воды. В сочетании с правильным желобом, французскими водостоками и подоконниками большая часть воды может быть слита из фундамента и дома.

Можно ли использовать стеклоблоки для подпорной стены?

Вам нужен фундамент под подпорную стену?

Бетонное основание служит фундаментом для многих строительных объектов. Если вы планируете использовать кирпич, бревна или камни с раствором, рекомендуется использовать бетонное основание. Если вы строите сегментированную подпорную стену, фундамент вам не понадобится.

Какая подпорная стена самая лучшая?

Заливная бетонная подпорная стена

Заводы по производству бетонных железнодорожных шпал / стрелочных переводов

Эффективное обслуживание с помощью Wegh Easy Maintenance

Wegh Group может предоставить решений «под ключ» , включая поставку испытательных лабораторий и оборудования, необходимого для постоянного контроля качества производимой продукции, от прессов до устройств для размерного и неразрушающего контроля.

Чтобы обеспечить постоянную поддержку наших клиентов, мы внедрили программ послепродажного обслуживания, адаптированных к потребностям каждого клиента . К ним относится программа Wegh Easy Maintenance , разработанная для поддержки клиента в более эффективном управлении техническим обслуживанием.

Wegh Easy Maintenance включает пакеты запасных частей для каждой машины , в зависимости от количества произведенных шпал, для оптимизации складских запасов, а также на месте аудитов и инспекций . Они нацелены не только на общую оценку завода, но также на непрерывное обучение и повышение квалификации обслуживающего персонала , работающего на заводе, посредством специальных курсов.

Заводы по производству безбалластных плит и длинномерных безбалластных плит

Заводы по производству безбалластных предварительно напряженных бетонных плит были частью портфеля WEGH Group с начала 1980-х годов. Мы были первым производителем бетонных балластных заводов в Европе, который разработал производственную систему в соответствии с правилами ЕС.

WEGH Group проектирует и производит комплексные производственные предприятия, как ярусные, так и карусельные, для производства сборных железобетонных элементов , составляющих безбалластную железнодорожную, метрополитенскую и трамвайную инфраструктуру, такую ​​как, например, предварительно напряженный железобетон. платформы, используемые в системе Arianna®.

Машины и оборудование для карусельных и протяженных систем

Wegh Group может поставить машины и оборудование и провести частичную или полную реконструкцию старых производственных предприятий .

Благодаря постоянным инвестициям в исследования и разработки, WEGH Group предлагает инновационные и передовые решения для производства в отношении машин OEE, а также для оптимизации энергопотребления . Мы также сочетаем это с внедрением систем (SCADA) для контроля и анализа производственных данных в соответствии с планом Industry 4.0 .

Взаимодействие между заводом и бизнес-подразделениями железнодорожных конструкций способствует постоянному повышению надежности, доступности, качества и производительности заводов-изготовителей , и производительности, гарантируя передовые технологии .

Посредством постепенной модернизации оборудования и оборудования, уделяя особое внимание критическим производственным вопросам, WEGH Group может помочь клиентам, разработав специальный пошаговый план модернизации с указанием необходимых инвестиций и сроков.

Коррозия закладных материалов

Коррозия арматурной стали и других закладных металлов является основной причиной разрушения бетона. Когда сталь подвергается коррозии, образующаяся ржавчина занимает больший объем, чем сталь.Это расширение создает в бетоне растягивающие напряжения, которые в конечном итоге могут вызвать растрескивание, расслоение и отслоение.

Сталь подвержена коррозии, потому что это не встречающийся в природе материал. Скорее, железная руда выплавляется и очищается для производства стали. Этапы производства, которые превращают железную руду в сталь, добавляют металлу энергии.

Сталь, как и большинство металлов, кроме золота и платины, термодинамически нестабильна при нормальных атмосферных условиях, выделяет энергию и возвращается в свое естественное состояние — оксид железа или ржавчину.Этот процесс называется коррозией.

Для возникновения коррозии должны присутствовать следующие элементы:

• Должны быть как минимум два металла (или два участка на одном металле) с разными уровнями энергии
• электролит
• металлическое соединение

В железобетоне арматурный стержень может иметь много отдельных участков с разными уровнями энергии. Бетон действует как электролит, а металлическое соединение обеспечивается проволочными стяжками, опорами стульев или самой арматурой.

Коррозия — это электрохимический процесс, связанный с потоком зарядов (электронов и ионов). В активных участках стержня, называемых анодами, атомы железа теряют электроны и переходят в окружающий бетон в виде ионов железа. Этот процесс называется реакцией окисления полуячейки или анодной реакцией и представлен как:

2Fe → 2Fe ²⁺ + 4e ^—

Электроны остаются в стержне и текут к участкам, называемым катоды, где они соединяются с водой и кислородом в бетоне.Реакция на катоде называется реакцией восстановления. Обычная реакция восстановления:

2H ₂ O + O ₂ + 4e ^— → 4OH ^—

Для поддержания электрической нейтральности ионы двухвалентного железа мигрируют через поры бетона к ним. катодные участки, где они объединяются с образованием гидроксидов железа или ржавчины:

2Fe ²⁺ + 4OH ^— → 2Fe (OH)

Этот начальный осажденный гидроксид имеет тенденцию далее реагировать с кислородом с образованием более высоких оксидов.Увеличение объема по мере дальнейшей реакции продуктов реакции с растворенным кислородом приводит к внутреннему напряжению в бетоне, которого может быть достаточно, чтобы вызвать растрескивание и отслаивание бетонного покрытия.

Коррозию металлических закладных в бетоне можно значительно снизить, укладывая бетон без трещин, с низкой проницаемостью и достаточным бетонным покрытием. Бетон с низкой проницаемостью может быть получен за счет уменьшения отношения воды к вяжущим материалам в бетоне и использования пуццоланов и шлака.Пуццоланы и шлак также увеличивают удельное сопротивление бетона, тем самым снижая скорость коррозии даже после ее возникновения. ACI 318-11, Строительные нормы и правила для конструкционного бетона устанавливает минимальные требования к бетонному покрытию, которые помогут защитить закладные металлы от коррозионных материалов. Дополнительные меры по снижению коррозии стальной арматуры в бетоне включают использование добавок, замедляющих коррозию, покрытие арматуры (например, эпоксидной смолой) и использование герметиков и мембран на поверхности бетона.Герметики и мембраны, если они используются, необходимо периодически повторно наносить.

Бетон и пассивный слой

Хотя сталь естественным образом склонна к коррозионным реакциям, щелочная среда бетона (pH от 12 до 13) обеспечивает защиту стали от коррозии. При высоком pH на стали образуется тонкий оксидный слой, препятствующий растворению атомов металла. Эта пассивная пленка фактически не останавливает коррозию; снижает скорость коррозии до незначительного уровня. Для стали в бетоне скорость пассивной коррозии обычно равна 0.1 мкм в год. Без пассивной пленки скорость коррозии стали бы как минимум в 1000 раз выше (ACI222 2001).

Благодаря присущей бетону защите, арматурная сталь не подвергается коррозии в большинстве бетонных элементов и конструкций. Однако при разрушении пассивного слоя может возникнуть коррозия. Разрушение пассивного слоя происходит при снижении щелочности бетона или повышении концентрации хлоридов в бетоне до определенного уровня.

Роль хлорид-ионов

Воздействие хлорид-ионов на железобетон является основной причиной преждевременной коррозии стальной арматуры. Проникновение хлорид-ионов, присутствующих в солях для борьбы с обледенением и морской воде, в железобетон может вызвать коррозию стали, если кислород и влага также доступны для поддержания реакции. Растворенные в воде хлориды могут проникать через прочный бетон или попадать в сталь через трещины. Примеси, содержащие хлориды, также могут вызывать коррозию.

Ни один другой загрязнитель не описан в литературе так широко как причина коррозии металлов в бетоне, чем ионы хлора. Механизм, с помощью которого хлориды вызывают коррозию, полностью не изучен, но наиболее популярная теория состоит в том, что ионы хлора проникают через защитную оксидную пленку легче, чем другие ионы, что делает сталь уязвимой для коррозии.

Риск коррозии увеличивается с увеличением содержания хлоридов в бетоне. Когда содержание хлоридов на поверхности стали превышает определенный предел, называемый пороговым значением, произойдет коррозия, если также доступны вода и кислород.Исследования Федерального управления шоссейных дорог (FHWA) показали, что пороговый предел в 0,20% общего (растворимого в кислоте) хлорида от веса цемента может вызвать коррозию арматурной стали в настилах мостов (Clear 1976). Однако только водорастворимые хлориды способствуют коррозии; некоторые растворимые в кислоте хлориды могут быть связаны в агрегатах и, следовательно, не могут способствовать коррозии. Работа в FHWA (Clear 1973) показала, что коэффициент преобразования кислотно-растворимых хлоридов в водорастворимые может варьироваться от 0.От 35 до 0,90, в зависимости от состава и истории бетона. Произвольно было выбрано 0,75, в результате чего предел растворимости в воде хлоридов составляет 0,15% от веса цемента.

Хотя хлориды несут прямую ответственность за возникновение коррозии, они, по-видимому, играют лишь косвенную роль в скорости коррозии после ее возникновения. Основными факторами, регулирующими скорость, являются доступность кислорода, удельное электрическое сопротивление и относительная влажность бетона, а также pH и температура.

Карбонизация

Карбонизация происходит, когда двуокись углерода из воздуха проникает в бетон и вступает в реакцию с гидроксидами, такими как гидроксид кальция, с образованием карбонатов. В реакции с гидроксидом кальция образуется карбонат кальция:

Ca (OH) ₂ + CO ₂ → CaCO ₃ + H ₂ O

Эта реакция снижает pH порового раствора до 8,5, при котором пассивная пленка на сталь нестабильна.

Карбонизация — обычно медленный процесс. Было подсчитано, что в высококачественном бетоне карбонизация будет происходить со скоростью до 0,04 дюйма в год. Уровень карбонизации значительно увеличивается в бетоне с высоким водоцементным отношением, низким содержанием цемента, коротким периодом отверждения, низкой прочностью и высокопроницаемой или пористой пастой.

Карбонизация сильно зависит от относительной влажности бетона. Самый высокий уровень карбонизации происходит при относительной влажности от 50 до 75 процентов.При относительной влажности ниже 25% степень карбонизации считается незначительной. При относительной влажности выше 75% влага в порах ограничивает проникновение CO2. Коррозия, вызванная карбонизацией, часто возникает на участках фасадов зданий, которые подвергаются воздействию дождя, затенены от солнечного света и имеют низкое бетонное покрытие над арматурной сталью.

Карбонизация бетона также снижает количество хлорид-ионов, необходимых для ускорения коррозии. В новом бетоне с pH от 12 до 13 требуется от 7000 до 8000 ppm хлоридов, чтобы вызвать коррозию закладной стали.Если, однако, pH понижается до диапазона от 10 до 11, порог хлорида для коррозии значительно ниже — на уровне или ниже 100 частей на миллион. Однако, как и ионы хлорида, карбонизация разрушает пассивную пленку армирования, но не влияет на скорость коррозии.

Пример карбонизации на фасаде здания.

Коррозия разнородных металлов

Когда два разных металла, такие как алюминий и сталь, контактируют в бетоне, может возникнуть коррозия, потому что каждый металл обладает уникальным электрохимическим потенциалом.Знакомый тип коррозии разнородных металлов происходит в обычной батарее фонарика. Цинковый корпус и угольный стержень — это два металла, а влажная паста действует как электролит. Когда углерод и цинк соединены проволокой, течет ток. В железобетоне коррозия разнородных металлов может происходить на балконах, где закладные алюминиевые перила контактируют с арматурной сталью. Ниже приведен список металлов в порядке электрохимической активности:

1. Цинк 5. Никель 9.Медь

2. Алюминий 6. Олово 10. Бронза

3. Сталь 7. Свинец 11. Нержавеющая сталь

4. Железо 8. Латунь 12. Золото

Когда металлы контактируют в активном электролите, тем меньше активный металл (нижнее число) в серии корродирует.

Список литературы

Комитет ACI 222, Защита металлов в бетоне от коррозии , ACI 222R-01, Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган, 2001, 41 страница.

Комитет ACI 318, Требования строительных норм для конструкционного бетона , ACI 318-05, Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган, 2005 г., 443 страницы.

Клир, К.С., и Хэй, Р. Э., «Время до коррозии арматурной стали в бетонной плите, V.1: Влияние параметров проектирования и строительства смеси», FHWA-RD-73-32, Федеральное управление шоссейных дорог, Вашингтон, Округ Колумбия, апрель 1973 г., 103 страницы.

Clear K.C., «Время до коррозии арматурной стали в бетонных плитах», Федеральное управление шоссейных дорог, PB 258 446, Vol.3, апрель 1976 г.

PCA, Типы и причины разрушения бетона, Portland Cement Association, Скоки, Иллинойс, 2002 г., 16 страниц.

Руководство по совершенствованию конструкции подпорной стены

Конструкция подпорной стены некоторым может показаться простой, но, как айсберг, подпорные стены обычно скрывают гораздо больше, чем многие думают. А без знаний, заботы и опыта опасность становится большой.

Неисправности подпорных стенок могут привести к дорогостоящему ущербу имуществу и услугам или даже стать причиной серьезных травм и смерти.Вот почему часто лучше иметь подпорную стену, спроектированную инженером и построенную соответствующим образом лицензированным строителем подпорной стены, чтобы обеспечить безопасное, эффективное и экономичное решение подпорной стены.

В этой статье мы построим ваше понимание подпорных стен с нуля до , расскажем, почему, что и как проектировать подпорные стены, прежде чем обсуждать, как инженеры (в частности, мы) разрабатывают более эффективные методы проектирования. что приводит к лучшим результатам для наших клиентов — будь то строители или домовладельцы / покупатели.

Что такое подпорная стена?

Подпорная стена — это конструкция, которая используется для удержания грунта на двух разных отметках (создаваемых выемкой и насыпью) путем удержания грунта в боковом направлении и сопротивления боковым нагрузкам, возникающим в результате давления грунта.

Австралийский стандарт , AS4678 — Земляные подпорные конструкции , конкретно касается стен:

• Более 800 мм и высота менее 15 м.
• 70 ° или более к горизонтали (исключая конструкции облицовки с более пологими уклонами).

Хотя AS4678 является национальным стандартом проектирования подпорных стен для стен более 800 мм, важно отметить, что требования местных властей и властей штата в Австралии различаются. В то время как Новый Южный Уэльс требует инженерного проектирования любой подпорной стены более 600 мм, советы Брисбена, Ипсвича и Голд-Коста обычно требуют этого только на высоте 1 м или выше. По сути, считается, что сохранение стабильного банка с низким уровнем риска не требует «структурной» стены.

Но даже для небольших, 400 мм (или меньше) стен, сделанных своими руками или домашних мастеров, существуют рекомендуемые рекомендации по проектированию и строительству с учетом таких факторов, как глубина столбов, ширина, тесто, дренаж и засыпка.Их можно приобрести в отраслевых организациях, таких как Timber Queensland или у продавца оборудования. Дешевый и быстрый способ впоследствии может доставить вам больше проблем, чем того стоит, поэтому найдите время, чтобы сделать это правильно, независимо от объема работы.

Зачем строить подпорную стену?

Подпорные стены повсюду. Помимо жилищного строительства, они используются в огромном количестве областей, таких как:

• сады, парки и сельское хозяйство на склоне холмов
• основные общественные работы, такие как дороги или железнодорожные эстакады
• бизнес, промышленность и горнодобывающая промышленность
• здравоохранение, образование, спорт и другие общественные объекты.

В этой статье рассматриваются подпорные стены, требующие инженерного разрешения в жилых помещениях . Например, вам может потребоваться построить стену на линии владения, чтобы сохранить свою землю или землю вашего соседа, вырезать и построить под домом на пнях, устроить подвал, благоустроить свой сад или вырезать и насыпать и удерживать почву для создания больший, плоский задний двор.

Какие бывают типы подпорных стен?

Существует много типов подпорных стенок, каждая из которых имеет различный внешний вид и стиль.За стеной и под ней скрывается сложность конструкции, которая может включать в себя опоры, водосточные трубы, геотекстиль, гидроизоляцию и различные типы / участки засыпки и поверхностных грунтов. Ниже представлены основные типы подпорной стены, применяемые в жилищном строительстве, каждая из которых имеет свои плюсы и минусы.

Стены шпал (деревянные или бетонные)

Это подпорная стена вашего типа «садовое разнообразие», которую большинство людей видят мысленно. Горизонтальные деревянные или бетонные балки прикрепляются позади вертикальных столбов, вставленных в бетонные опоры.

Плюсы

• Оба обычно экономически эффективны.
• Может устанавливаться в ограниченном пространстве.
• Бетонные стены шпал с оцинкованными стальными стойками соответствуют требуемому 60-летнему расчетному сроку службы в AS4678.
• Существует множество вариантов с точки зрения эстетики, будь то древесина или шпалы из окрашенного и узорчатого бетона.

Минусы

• Если есть мелкая скала, установка столбов / буронабивных опор может быть затруднена или невозможна.
• Они не могут быть эффективно гидроизолированы, поэтому вода будет проходить через них.
• Для деревянных стен более 800 мм и на границе получение древесины, обработанной H5, чтобы обеспечить требуемый 60-летний расчетный срок службы, может быть трудным и дорогостоящим.
• Не все советы или девелоперы разрешат бревенчатые стены на границах.

Подпорная стена из пиленого песчаника, со ступеньками и индивидуальным почтовым ящиком, с использованием одинарного и двойного ряда для создания садовой террасы.Изображение любезно предоставлено Stonemasters.

Граненый камень (песчаник) / валун / стены из габиона

В этих стенах используются тяжелые, как правило, широкие материалы для сдерживания силы тяжести и придания стенам прочности и устойчивости. Эти стены гравитационного типа использовались с древних времен (некоторые до сих пор стоят), но есть кое-что, что вам нужно учитывать.

Плюсы

• Средние по рентабельности.
• Подходит для установки на неглубокой скале, при этом наличие опор ограничено или не требуется.
• Эстетическая привлекательность

Минусы

• Невозможно построить в ограниченном пространстве, поскольку гравитационные стены требуют массы и ширины для устойчивости, поэтому они занимают большую площадь (глубину).
• Они не могут быть эффективно гидроизолированы, поэтому вода будет проходить через них.
• Стены валуна могут иметь непредсказуемые характеристики, особенно из-за того, что между камнями может быть меньше контакта. Обычно предпочтительнее ограненный камень.
• Доступны разные сорта камней.Задавайте вопросы, чтобы убедиться, что вы знаете, что получаете.
• Для габионных стен самым слабым местом является проволока. Он может выйти из строя до истечения 50-летнего расчетного срока службы, если это не будет сделано специалистом.

Стена из железобетонных блоков со стальной арматурой и заполненным бетоном ядром.

Стены из железобетонных блоков

Эти стены выполнены из пустотелых бетонных блоков и армированы стальной арматурой и заполнены бетоном. Их можно построить без отступления, что позволяет сэкономить место.Лицевая сторона передней стены может иметь привлекательный диапазон плоской или текстурированной визуализации.

Плюсы

• Они могут быть построены в ограниченном пространстве при использовании опор под опорами (если площадка подходит).
• Большого роста можно достичь за счет каблука и носка.
• Можно гидроизолировать.
• Эстетическая привлекательность может быть улучшена с помощью рендеринга.
• Их можно использовать для большинства стен жилых домов, включая интеграцию с ограждающей конструкцией здания.

Минусы

• В большинстве случаев это более дорогой вариант.
• Конструкция опор обычно не допускает высоких стен.
• Консольная конструкция с широким мыском, поэтому в этом случае предпочтительнее пространство. В зависимости от ситуации пятка или носок могут вторгаться под соседнее имущество.

Подпорная стена из блоков из древесного угля с блоком TrendStone, любезно предоставлена ​​Apex Masonry.

Стенки соединительных блоков

Эти блоки меньшего размера, соединяющиеся друг с другом, позволяют создавать разнообразные конструкции, в том числе изогнутые фасады стен, популярные для использования в садах.

Плюсы

• Достаточно экономически выгодно
• Подходит для установки в неглубоких породах. Не требуются опоры или не требуются никакие
• Эстетично с множеством доступных узоров и цветов
• Блоки меньшего размера обеспечивают большую гибкость, чем другие гравитационные стены.

Минусы

• Важно обеспечить, чтобы за стеной была установлена ​​георешетка или бетон без мелких частиц в соответствии со спецификациями производителя. Только очень маленькие стены в этом не нуждаются.
• Подобно стенам из валунов или габионов, они не могут быть построены в ограниченном пространстве. В качестве стены самотечного типа необходимое армирование грунта или бетон без мелких частиц приводит к увеличению глубины стены и, следовательно, к увеличению площади основания.
• Необходимо обеспечить участие опытного подрядчика / инженера, чтобы избежать проблем с установкой.

Существуют и другие типы, такие как анкерные / анкерные стены, которые очень дороги и в основном используются при крупных строительных работах; например, сохранение очень высоких вырубок для автострад.Обычно они не используются в жилых проектах.

Выбор подходящего лицензированного строителя или ландшафтного дизайнера — важный первый шаг в любом проекте подпорной стены. Изображение любезно предоставлено Instant Greenscene.

Соображения по конструкции подпорной стены

Итак, вы (или ваш клиент) решили, что необходима подпорная стена. Вы, наверное, уже получили четкое представление о том, где вы хотите разместить стену, какой высоты она должна быть и как вы хотите, чтобы она выглядела. Вот несколько конкретных соображений, которые стоит рассмотреть, чтобы уточнить ваше мышление и усовершенствовать дизайн подпорной стены.

Выбор строителя и / или инженеров

Знание о различных типах подпорных стен может помочь вам на начальном этапе, но большинству домовладельцев будет полезна помощь специалистов. Множество стен построено самодельным потом и слезами. И многие из них также построены ландшафтными дизайнерами. Прежде чем решить, кто будет строить стену, примите во внимание сложность конструкции.

• Мы всегда рекомендуем использовать строителя, имеющего соответствующую лицензию на строительство подпорных стен.
• Если ваша стена составляет 800 мм или выше, вам обычно потребуется спроектированная конструкция подпорной стены в соответствии с AS4678 (см. Нашу инженерную службу Foundation), чтобы гарантировать одобрение совета, максимизировать долговечность стены и обеспечить душевное спокойствие.
• Обычно вы не можете нанять инженера постфактум, то есть поставить подпись на стене, которая уже построена. В случае сомнений лучше проконсультироваться с инженером на этапе предварительного проектирования, когда еще есть гибкость для инновационных решений.

Помимо решения о том, кто будет спроектировать (спроектировать) и построить стену, существует целый ряд других факторов, которые требуют рассмотрения, в том числе:

Рекомендации по размещению

• Размер доступной площади.
• Уклон грунта над и под стеной для определения дополнительной нагрузки над стеной или подрыва основания.
• Близость стены к другим стенам или конструкциям.
• Доступность участка под строительство.
• Наличие коммуникаций, траншей или трубопроводов у основания стены.
• Региональные различия уровней влажности, засоленности, агрессивных почв.
• Ограничения местных властей и застройщиков: иногда в них указываются типы стен, которые нельзя использовать; например, в Брисбене запрещены подпорные стены с деревянными шпалами более 1 м.

Особенности почвы

• Свойства грунта, такие как плотность, жесткость, реакционная способность, соленость, проницаемость, несущая способность и сопротивление сдвигу.
• Наличие твердого грунта под фундамент.
• Наличие подземных вод.

Расчет нагрузки

• Предельное состояние или предельное состояние по пригодности к эксплуатации — точка, в которой может произойти скольжение у основания стены, поворот конструкции или разрыв компонентов или соединений.
• Давление земли.
• Гидростатические нагрузки.
• Увеличивайте нагрузку над стеной, например, над другими зданиями или транспортными средствами.
• Ветровые нагрузки.
• Землетрясения.

Соображения по конструкции

• Требуемый расчетный ресурс.
• Требуемые высота и длина.
• Дополнительные нагрузки, приложенные к стене (включая временные нагрузки, такие как дороги, или статические нагрузки, такие как здания).
• Эстетика, стенка или неудача.
• Свойства материала, такие как прочность и долговечность раствора и растворов, бетонных шпал или столбов и деревянных шпал (предварительная обработка от термитов и грибков).
• Дренаж
  • Какой ожидается / возможный расход воды и как с этим бороться? Необходимо учитывать как дизайн подпорной стены, так и ландшафтный дизайн над стеной.
  • Засыпка, включая тип, количество и размещение.
• Доступ для контроля и обслуживания.
• Безопасность при строительстве.

Матрица рисков конструкции подпорной стены инженера STA Consulting: максимальное повышение экономической эффективности подпорной стены, безопасности и эффективности конструкции.

Как достичь «наилучшего» дизайна подпорной стены

Лучшая конструкция подпорной стены — это та, которая является наиболее рентабельной, безопасной и эффективной. Несмотря на то, что все инженеры в Австралии следуют одному и тому же австралийскому стандарту для подпорных стен, конструктивное решение, которое вы получите, может по-прежнему различаться из-за того, как стандарты и общие принципы применяются к каждому объекту, что приводит к разной степени рентабельности и эффективности.

По этой причине STA Consulting Engineers разработала собственную запатентованную матрицу рисков проектирования подпорных стен и собственные инструменты проектирования, которые:

1. Позволяет нам улучшить отношения между клиентом и инженером, используя четкий, последовательный и повторяемый процесс.
2. Создает наиболее экономичную, безопасную и эффективную конструкцию.
3. Соблюдает соответствующие австралийские стандарты, государственные постановления и принципы звуковой техники.

Матрица рисков проектирования подпорных стенок STA задает семь ключевых вопросов:

1. Для чего нужна подпорная стена?
2. Какой тип подпорной стены предлагается?
3. Какая максимальная расчетная высота?
4. Какая конфигурация стен?
5. Сколько градусов у естественного уклона поверхности?
6. Как далеко от предлагаемой стены находятся другие конструкции, существующие или предлагаемые?
7. Как далеко от предлагаемой стены находятся существующие службы?

Ответы классифицируют вашу стену по одной из четырех категорий риска:

Это категории низкого, среднего, высокого и очень высокого риска.Чем выше рейтинг риска для данной стены, тем выше уровень инженерного анализа и инженерно-геологических изысканий. Эти уровни согласуются с предложением продуктов STA, чтобы обеспечить подходящий результат для проектов различной сложности.

При необходимости проводятся дополнительные испытания или изменения конструкции.

Этот «рейтинг риска» определяет тип и объем необходимых инженерно-геологических изысканий. Результаты этих исследований в сочетании с матрицей определяют подход к проектированию, включая тип стены и то, требуются ли элементы индивидуального дизайна.

Результаты большего инженерного участия могут также включать:

• предложения по изменению типа / материала стены для снижения риска (распространенный вариант)
• терраса против одинарной стены
• изменение чего-либо на участке для снижения риска, например, перемещение стены, регулировка высоты / нагрузки стены или перемещение услуг, или что-нибудь, что позволяет безопасно удовлетворить ваши потребности.

Вкратце…

1. Матрица рисков проектирования подпорных стенок STA заполнена:

• ответы на вопросы
• определение степени опасности

2.STA применяет свою матрицу рисков к:

• определить, требуется ли дальнейшая оценка площадки
• подход к проектированию формы

3. В результате STA может лучше работать с вами для оптимизации:

• конструкция подпорной стены и тип
• условия площадки

4. Процесс STA приводит к конструкции подпорной стены, которая составляет:

• Безопасный
• Эффективный
• Экономичный

Что дальше?

Теперь вы знаете больше о конструкции подпорной стены и о том, когда вам нужен инженер, но каков результат?

Простой.

Матрица рисков проектирования подпорных стен компании STA сокращает время проектирования и черчения, а это означает, что мы можем быстрее изменить конструкцию, сэкономив ваше время и деньги, сохраняя при этом индивидуальный подход к вашему проекту.