Как правильно армировать монолитную

Армирование монолитной плиты: расчет и вязка арматуры

Армирование монолитной плиты — это сложная и ответственная задача. Конструктивный элемент воспринимает серьезные изгибающие нагрузки, с которыми бетону не справится. По этой причине при заливке монтируют арматурные каркасы, которые усиливают плиту и не дают ей разрушаться под нагрузкой.

Как правильно армировать конструкцию? При выполнении задачи нужно соблюдать несколько правил. При строительстве частного дома обычно не разрабатывают подробный рабочий проект и не делают сложных расчетов. Из-за небольших нагрузок считаю, что достаточно соблюсти минимальные требования, которые представлены в нормативных документах. Также опытные строители могут заложить арматуру по примеру уже сделанных объектов.

Плита в здании может быть двух типов:

• фундаментная;
• перекрытия.

В общем случае армирование плиты перекрытия и фундаментной не имеет критических отличий. Но важно знать, что в первом случае потребуются стержни большего диаметра. Это вызвано тем, что под элементом фундамента есть упругое основание — земля, которое берет на себя часть нагрузок. А вот схема армирования плиты перекрытия не предполагает дополнительного усиления.

Армирование фундаментной плиты

Арматура в фундамент в этом случае укладывается неравномерно. Необходимо усилить конструкцию в местах наибольшего продавливания. Если толщина элемента не превышает 150 мм, то армирование для монолитной плиты фундамента выполняется одной сеткой. Такое бывает при строительстве небольших сооружений. Также тонкие плиты используются под крыльца.

Для жилого дома толщина фундамента обычно составляет 200—300 мм. Точное значение зависит от характеристик грунта и массы здания. В этом случае арматурные сетки укладываются в два слоя друг над другом. При монтаже каркасов необходимо соблюдать защитный слой бетона. Он позволяет предотвратить коррозию металла. При возведении фундаментов величина защитного слоя принимается равной 40 мм.

Диаметр армирования

Перед тем как вязать арматуру для фундамента, потребуется подобрать ее сечение. Рабочий стержни в плите располагаются перпендикулярно в обоих направлениях. Для соединения верхнего и нижнего ряда используют вертикальные хомуты. Общее сечение всех прутов в одном направлении должно составлять не менее 0,3% от площади сечения плиты в этом же направлении.

Если сторона фундамента не превышает 3 м, то минимально допустимый диаметр рабочих прутов назначается равным 10 мм. Во всех остальных случаях он составляет 12 мм. Максимально допустимое сечение — 40 мм. На практике чаще всего используют стержни от 12 до 16 мм.

Перед закупкой материалов рекомендуется посчитать массу необходимой арматуры для каждого диаметра. К полученному значению прибавляют примерно 5 % на неучтенные расходы.

Укладка металла по основной ширине

Схемы армирования монолитной плиты фундамента по основной ширине предполагают постоянные размеры ячейки. Шаг прутьев принимается одинаковым независимо от расположения в плите и направления. Обычно он находится в пределах 200—400 мм. Чем тяжелее здание, тем чаще армируют монолитную плиту. Для кирпичного дома рекомендуется назначать расстояние 200 мм, для деревянного или каркасного можно взять большее значение шага. При этом важно помнить, что расстояние между параллельными прутами не может превышать толщину фундамента более чем в полтора раза.

Обычно и для верхнего, и для нижнего армирования используют одинаковые элементы. Но если есть необходимость уложить пруты разного диаметра, то те, которые имеют большее сечение укладывают снизу. Такое армирование плиты фундамента позволяет усилить конструкцию в нижней части. Именно там возникают наибольшие изгибающие силы.

С торцов вязка арматуры для фундамента предполагает укладку П-образных стержней. Они необходимы для того, чтобы связать в одну систему верхнюю и нижнюю часть армирования. Также они предотвращают разрушение конструкции из-за крутящих моментов.

Зоны продавливания

Связанный каркас должен учитывать места, в которых изгиб ощущается больше всего. В жилом доме зонами продавливания будут участки, в которых опираются стены. Укладка металла в этой области осуществляется с меньшим шагом. Это значит, что потребуется больше прутов.

Например, если для основной ширины фундамента использован шаг 200 мм, то для зон продавливания рекомендуется уменьшить это значение до 100 мм.
При необходимости каркас плиты можно связать с каркасом монолитной стены подвала. Для этого на этапе возведения фундамента предусматривают выпуски металлических стержней.

Армирование монолитной плиты перекрытия

Расчет арматуры для плиты перекрытия в частном строительстве выполняется редко. Это достаточно сложная процедура, выполнить которую сможет не каждый инженер. Чтобы заармировать плиту перекрытия, нужно учесть ее конструкцию. Она бывает следующих типов:

• сплошное;
• ребристое:
• по профлисту.

Последний вариант рекомендуется при выполнении работ самостоятельно. В этом случае нет необходимости устанавливать опалубку. Кроме того, за счет использования металлического листа повышается несущая способность конструкции. Самая низкая вероятность ошибок достигается при изготовлении перекрытия по профлисту. Стоит отметить, что оно является одним из вариантов ребристой плиты.

Перекрытие с ребрами залить непрофессионалу может быть проблематично. Но такой вариант позволяет существенно сократить расход бетона. Конструкция в этом случае подразумевает наличие усиленных ребер и участков между ними.

Еще одни вариант — изготовит сплошную плиту перекрытия. В этом случае армирование и технология похожи на процесс изготовления плитного фундамента. Основное отличие — класс используемого бетона. Для монолитного перекрытия он не может быть ниже В25.

Стоит рассмотреть несколько вариантов армирования.

Перекрытие по профлисту

В этом случае рекомендуется взять профилированный лист марки Н-60 или Н-75. Они обладают хорошей несущей способностью. Материал монтируется так, чтобы при заливке образовались ребра, обращенные вниз. Далее проектируется монолитная плита перекрытия, армирование состоит из двух частей:

• рабочие стержни в ребрах;
• сетка в верхней части.

Наиболее распространенный вариант, когда в ребрах устанавливают по одному стержню диаметром 12 или 14 мм. Для монтажа прутов подойдут инвентарные пластиковые фиксаторы. Если нужно перекрыть большой пролет, в ребро может устанавливаться каркас из двух стержней, которые связаны между собой вертикальным хомутом.

В верхней части плиты обычно укладывается противоусадочная сетка. Для ее изготовления используют элементы диаметром 5 мм. Размеры ячейки принимаются 100х100 мм.

Сплошная плита

Толщина перекрытия чаще всего принимается равной 200 мм. Армирующий каркас в этом случае включает в себя две сетки, расположенные друг над другом. Такие сетки нужно связать из стержней диаметром 10 мм. В середине пролета устанавливают дополнительные пруты усиливающей арматуры в нижней части. Длина такого элемента назначается 400 мм или более. Шаг дополнительных прутов принимают таким же, как шаг основных.

В местах опирания нужно тоже предусмотреть дополнительное армирование. Но располагают его в верхней части. Также по торцам плиты нужны П-образные хомуты, такие же как в фундаментной плите.

Расчет армирования плиты перекрытия по весу для каждого диаметра стоит выполнить до закупки материала. Это позволит избежать перерасхода средств. К полученной цифре прибавляют запас на неучтенные расходы, примерно 5%.

Вязка арматуры монолитной плиты

Для соединения элементов каркаса между собой пользуются двумя способами: сварка и связывание. Лучше вязать арматуру для монолитной плиты, поскольку сварка в условиях строительной площадки может привести к ослаблению конструкции.

Для выполнения работ используют отожженную проволоку, диаметром от 1 до 1,4 мм. Длину заготовок обычно принимают равной 20 см. Существует два типа инструмента для вязания каркасов:

• крючок;
• пистолет.

Второй вариант существенно ускорят процесс, снижает трудоемкость. Но для возведения дома своими руками большую популярность получил крючок. Для выполнения задачи рекомендуется заранее подготовить специальный шаблон по типу верстака. В качестве заготовки используют деревянную доску шириной от 30 до 50 мм и длинной до 3 м. На ней делают отверстия и углубления, которые соответствуют необходимому расположению арматурных прутов.

Общие рекомендации

1. при соединении стержней по длине минимальный нахлест составляет 20 диаметров, но не меньше 250 мм;
2. все зоны, в которых возможен изгиб, в обязательном порядке должны быть усилены;
3. при выборе между сваркой и вязкой, лучше — второе;
4. при необходимости использовать стержни разного диаметра, те, которые толще, располагают снизу.

материалы, схемы, расчет, пошаговая инструкция выполнения работ

Перекрытие один из несущих элементов строения. Самый распространённый материал, применяемый для его возведения, это железобетон (композиция бетона и стали). Соблюдение строительных правил и норм по армированию плиты перекрытия, это гарантия надёжности железобетонной конструкции.  Правильное расположение арматуры в бетоне, даёт ему необходимую прочность, для того чтобы выдержать все будущие нагрузки на растяжение и изгиб.  Можно выполнить армирование монолитной плиты перекрытия своими руками, для этого необходимо соблюдать технологию выполнения работ.

Виды бетонных перекрытий

Бетонные перекрытия бывают двух типов.

1. Стандартные – это железобетонные плиты, которые изготовляются на заводе.
2. Монолитное перекрытие – это железобетонная конструкция, возведение которой осуществляется на месте строительства.

Стандартные плиты могут быть: пустотными, ребристыми, сплошными, а также иметь и другие конструктивные особенности. Всё зависит, от места их применения в строительстве.

Основное преимущество возведения перекрытия готовыми плитами, от монолитного, это скорость строительства и цена. В течение дня можно перекрыть частный дом ж/б плитами, когда для сооружения сплошной монолитной плиты необходимо минимум месяц. Но это не пугает застройщиков, так как у монолитной плиты масса преимуществ перед плитами перекрытия.

Достоинства и недостатки монолитного перекрытия

Преимущества, благодаря которым монолитное перекрытие пользуется большой популярностью в строительстве.

1. Надёжность. Обладает прочностью и несущей способностью, способной выдерживать механические нагрузки, воздействие температур, влаги, с которыми не могут справиться другие виды перекрытий.
2. Форма плиты может быть любой!
3. Целостность конструкции.
4. Распределение нагрузки.
5. Пожаробезопасность. Обладает высокой огнестойкостью.
6. Срок службы.
7. Самостоятельное строительство.

К недостаткам строительства монолитного перекрытия можно отнести.

1. Стоимость.
2. Трудоёмкость строительных работ.
3. Время строительства.

Чем и зачем армируют перекрытие

Для армирования плит перекрытия используют стальную, так и композитную арматуру (в основном стеклопластиковую). Более распространена металлическая арматура А500С (в проектной спецификации может обозначаться S500), популярны диаметры 10 и 12 мм. Для основного армирования железобетонной конструкции используют только рифлёную арматуру, чтобы создания качественную связь арматуры с бетоном. Для изготовления дополнительных элементов, не влияющих на несущую способность будущей железобетонной конструкции, можно использовать гладкую арматуру А1. Практикуют в современном частном строительстве и комбинирование арматуры, используют для армирования монолитной плиты одновременно металлические и стеклопластиковые пруты.

Несмотря на то что какая арматура используется, играет она одну и ту же роль в бетоне – придаёт ему необходимую прочность, чтобы выдержать все будущие нагрузки на растяжение, скручивание и изгиб.

Этапы строительства монолитной плиты перекрытия

Начинается строительство с составление чертежа будущей конструкции плиты. А именно, расчета толщины перекрытия, подсчета веса арматуры необходимой для армирования, марки используемого бетона. На эти параметры влияют многие факторы, которые следует учесть при составлении чертежа, самостоятельно это делать не советую, лучше заплатить проектировщику и он произведет все расчеты, а вы будете спать спокойно.

На начальном этапе возводятся вертикальные несущие опоры строения, на которые будет опираться перекрытие. Это могут быть колонны, стены из бетона или кирпича, а также и газосиликатного блока необходимой плотности.

Установка опалубки под бетонные стены.

После возведения несущих опор устанавливается горизонтальная опалубка под перекрытие необходимого размера, с запасом от 30 см, для установки борта. В состав опалубки входят телескопические стойки, треноги, короны, ригеля и ламинированная фанера. Процесс монтажа опалубки проводится в следующем порядке:

1. Устанавливаются треноги. Их функция фиксировать стойки в необходимом месте в вертикальном положении.
2. Расстановка и крепление стоек к треногам. Изначально стойки выдвигаем на необходимое расстояние, в зависимости от высоты будущего перекрытия, с учетом ригелей и фанеры, например: если перекрытие высотой 3 метра, то стойку выдвигаем на 258 см, то есть 300 см отнимаем 2 ригеля по 20 см и фанеру 2 см. На стойки надеваем короны.
3. Монтируем несущие ригеля в короны стоек. Они должны выступать минимум 15 см, за корону.
4. Раскладка поперечных ригелей и выравнивание опалубки по уровню, с помощью нивелира или лазерного уровня.
5. Укладка фанеры. Шаг ригелей в пределах 40-60 см, при толщине перекрытия 15 – 22 мм. Этот параметр зависит от толщины используемой фанеры и от толщины будущей плиты.
6. Установка борта, края перекрытия. Бывают случаи, когда пробиваются по краю плиты только гвозди в качестве ориентира для армирования, а бортовая опалубка устанавливается позже, так как она может мешать процессу армирования.

Сборка горизонтальной опалубки под плиту перекрытия.

После установки опалубки выполняется армирование плиты перекрытия, укладывается арматура нижнего и верхнего слоя, по проекту и соединяется между собой проволокой, образуя железный каркас (подробнее процесс армирования разберём ниже).

На следующем этапе плиту бетонируют. С помощью крана и колокола для подачи бетона, либо бетононасосом. При укладке бетонной смеси её обязательно следует уплотнять вибратором, заливка производится беспрерывно, плита должна быть монолитной (бывают исключения при больших объёмах, могут устанавливаться отсечки, обязательно согласовывается с проектировщиком). В жару следует накрыть плиту клеёнкой и периодически поливать водой, чтобы бетон не пересыхал, в зимний период на арматурный каркас крепят обогрев.

Процесс бетонирования монолитной плиты бетононасосом.

После того как плита перекрытия наберёт необходимую прочность, производится демонтаж опалубки, места стыков листов фанеры, при необходимости шлифуют.

Пошаговый пример устройства армирования монолитной плиты перекрытия

Для более подробного изучения рассмотрим на примере, как выполняется армирование монолитного перекрытия толщиной 200 мм. В качестве основной арматуры используются пруты диаметром 12 мм, размер ячейки основной сетки 200х200 мм.

Схема армирования плиты перекрытия

Арматурный каркас плиты будет состоять из двойного армирования, 2 уровня сетки с расположенными в ней усилениями, требуемыми проектом. Как писалось выше, размер ячейки 20 на 20 см. Дополнительная арматура – усиление, в нижней сетке укладывается в области между опорами, так как на бетон в этом месте действует сила растяжение, вверху, наоборот, над опорами.

Нижний слой армирования плиты перекрытия

Начинается процесс армирования плиты с разметки. Отмеряем по чертежу, все его стороны и во все его углы внутренние и наружные вбиваем гвозди. По гвоздям натягиваем нить и получаем контур нашего будущего перекрытия, край бетона. От него будет проводиться разметка расположения арматуры. Согласно чертежу, смотрим какая арматура укладывается первой и от параллельной ей стороны перекрытия начинаем разметку.

В нашем случае защитный слой до центра арматуры от края перекрытия 4.5 см, следовательно, отмеряем от нити расстояние 4 см, и забиваем в это место гвоздь.  Далее, на расстоянии 11.5 метров отступаем то же расстояние от края и забиваем второй гвоздь. По этим двум гвоздям натягиваем нить, это будет край первой арматуры, далее по шнурку через расстояние 1.2 м, пробиваем гвозди, укладываем первый прут, прижимаем его к гвоздям и фиксируем, с другой стороны, тоже гвоздями. Это необходимо, для того чтобы зафиксировать первый прут, от него будет зависеть ровность завязанной сетки и производится разметка расположения арматуры.

Далее, от нашего зафиксированного прута с помощью рулетки делаем разметку арматуры через 200 мм, рисуем маркером либо карандашом корректором отметки. По ним будет производиться укладка арматуры.

Если на перекрытии присутствуют балки либо капители колонн, вяжем сперва их по месту, либо на земле, а потом монтируем краном.

Следующим шагом устанавливаем «деки» в местах продавливания, по чертежу. Обычно ставятся на колоннах и углах стен.

Теперь можно приступить к армированию основной сетки. По меткам разносим арматуру, выравниваем по торцу, делая защитный слой 2 см.

Сразу зарезаем разбежку нахлестов арматуры. В нашем случае нахлест равен 40 диаметрам, для арматуры 12 мм, это 48 см. Разбежка равна 1,5 перехлеста – это 72 см, минимум, больше можно. Из получившихся кусков можно сделать пешки, они нам понадобятся для установки по краям плиты перекрытия и для обрамления отверстий.

Схема стыковки и размер нахлеста арматуры в монолитной плите перекрытия (без сварки).

После того как уложили первый слой, приступаем к укладке второго, он будет перпендикулярен первому. Так же натягиваем нить, пробиваем гвозди и фиксируем первую арматуру, от неё будет производиться дальнейшее армирование нижнего слоя монолитной плиты перекрытия. Зафиксировав её, связываем каждое пересечение арматуры по рулетке – шаг 200 мм. Следующим шагом укладываем арматуры через каждые 2 метра и также провязываем по рулетке с шагом в 20 см. Этот прут является монтажным и сразу же частью нижней сетки.

Провязав монтажные пруты, подставляем под них фиксаторы защитного слоя для арматуры, и производим разметку и укладку усиления 1-ого слоя.

Уложив все усиления разносим и привязываем остальные пруты основного армирования. Завязав всю нижнюю основную сетку, подставляем фиксаторы, с шагом 600 на 600 мм (5 штук на 1 метр квадратный). После установки фиксаторов укладываем усиления 2 слоя. Привязывается усиление по центру ячейки основного армирования, если шаг 200 мм, при шаге 100 мм, на расстоянии 50 мм от центра основного армирования, получится в ячейке по два прута усиления.

Важно! Связывать арматуры следует в шахматном порядке, с шагом 400 мм. Это обеспечит надёжную фиксацию металлических стержней между собой.

Финальный вид нижней сетки, с фиксаторами защитного слоя 25 мм, 5 штук на квадратный метр.

Если на перекрытии есть отверстия, их лучше разметить сразу, пока нет арматуры, начертить на опалубке и забить по углам гвозди. Можно сразу поставить опалубку для них, или же вырезать позже после армирования всей плиты, кому как удобней. Отверстия, размер которых более чем 200 на 200 мм, следует обрамлять дополнительной арматурой, выпуская в каждую сторону от короба по 50 см, то есть если короб 60 на 60 см, то размер обрамления 160 см. Привязывается по два прута с шагом 100 мм, с каждой стороны короба на верхнем и нижнем слое армирования, в общем, 16 прутов на короб. Так же привязываются пешки, к каждому пруту основной сетки.

Устройство усиления отверстий в плите перекрытия.

Верхний слой армирования монолитной плиты

Армирование верхнего слоя начинается с монтажа пространственных каркасов или “лягушек”. Их функция, поддержка верхнего армирующего слоя и соблюдение проектное расстояние между слоями. Шаг установки каркасов 1 метр, если устанавливаются “лягушки”, шаг 800 мм.

При наличии в плите перекрытия балкона, его усиляют, балками либо дополнительными прутами, в зависимости от проектных требований. Между балками арматура вырезается, и вставляется полистирол толщиной 100 мм, для уменьшения промерзаемости.

Далее, по нижней сетке укладываем арматуру 3 слоя армирования. Привязываем к каркасу или “лягушке” строго напротив нижней сетки. Через 2 метра укладываем монтажные пруты 4 слоя армирования и провязываем арматуру.

Выравнивание и крепеж арматуры верхнего слоя проволокой к “лягушкам”.

Следующим шагом укладываем верхнее усиление 3 слоя с необходимым шагом, то что попадает на каркас или “лягушку” привязываем.

Уложив усиления, раскладываем всю основную арматуру 4 слоя армирования и привязываем напротив нижней сетки. После укладываем усиление 4 слоя армирования и закрепляем вязальной проволокой.

Финальный вид армирования плиты перекрытия 20 см.

На последнем этапе армирования по краю перекрытия по основной сетке привязываем пешки. Это можно делать и в этапе вязки нижнего слоя.

Выполнив армирование плиты перекрытия, следует выполнить контрольную проверку, всё ли усиление на месте, соблюдены ли везде защитный слой. Если всё в порядке можно приступать к бетонированию плиты.

Важные моменты при армировании плиты

Правильно выполненное армирование плиты перекрытия обеспечит её долгую эксплуатации, для этого запомните следующие моменты, на которые следует обращать внимание в первую очередь.

1. Защитный слой. Именно он обеспечивает правильную работу арматуры в плите перекрытия и защищает о коррозии.
2. Величина нахлеста. Минимум 40 диаметров арматуры, этого будет достаточно, можно больше, но ни меньше.
3. Расположение нахлестов. Верхний и нижний нахлест не должен совпадать.
4. Обрамление отверстий. Неправильно выполненное обрамление, может привести к трещинам на перекрытии.
5. Надёжная вязка арматуры. Она не должна шататься и прогибаться, а так же идти ровно без изгибов.
6. Усиление. Количество должно соответствовать проектным требованиям, располагаться строго по чертежу.
7. Арматура должна быть чистой и не ржавой.

Вот и всё о чем следует помнить при выполнении работ для качественного результата, если есть вопросы по армированию плиты перекрытия, задавайте их в комментариях.

Армирование монолитной плиты фундамента: укладка, схема, расчет 

Все чаще в качестве фундамента используются монолитные железобетонные плиты. Они позволяют обеспечить надежную опору для зданий при высоких нагрузках и плохих характеристиках грунта. Также монолитный фундамент сможет решить проблему высокого уровня грунтовых вод.

Содержание статьи

Зачем необходимо армирование

Бетон — это материал, который хорошо справляется с работой на сжатие, но имеет очень небольшую прочность при изгибе или растяжении. При строительстве дома на бетонной плите, нагрузки по ней распределены неравномерно, что приводит к появлению изгибающего момента.

Это очень опасно для бетонной конструкции, но исключить негативное влияние возможно с помощью установки арматурных сеток или каркасов. Бетон берет на себя сжимающие нагрузки, а арматура воспринимает изгибающие. Это позволяет обеспечить максимальную надежность.

Схема армирования

Пример схемы (чертежа) армирования плитного фундамента.

Армирование железобетонной плиты производится неравномерно: в местах опирания стен или колонн необходимо дополнительное усиление. Такие участки называются зоны продавливания. Укладка арматуры производится в один слой при толщине плиты 150 мм и менее. При величине более 150 мм армирование выполняют каркасами. В качестве примера необходимо рассмотреть основные узлы конструкции.

Основная ширина плиты

Здесь схема представляет собой сетки с постоянным размером ячейки. Шаг прутьев в обоих направлениях должен быть одинаковым. В зависимости от расчетной нагрузки его принимают в пределах 200-400 мм. Для кирпичных домов подойдет шаг арматуры 200 мм, для более легких каркасных можно укладывать стержни реже. При этом важно учитывать, что по СП «Бетонные и железобетонные конструкции» расстояние между стержнями не должно превышать толщину плиты более чем в 1,5 раза.

Схема армирования плиты.

Чаще всего стержни укладывают в два ряда: верхний и нижний. Их совместная работа обеспечивается установкой вертикальных стержней. Шаг таких прутов может быть равен шагу основного армирования или приниматься в два раза больше.

С торцов плита армируется П-образными хомутами.

Согласно СП 63.13330.2012 (п. 10.4.9) на торцах плита должна армироваться П-образными стержнями арматуры, длина этих стержней должна быть равна 2-м толщинам плиты или больше. Стержни связывают верхний и нижний ряды армирования и обеспечивают восприятие крутящих моментов у края плиты и анкеровку концов продольной арматуры.

Внимание! Арматура должна быть утоплена в бетон на 20-30 мм со всех сторон: снизу, сверху, с торцов. Иначе возможна ускоренная коррозия арматуры и разрушение конструкции.

Зоны продавливания

В местах опирания несущих вертикальных конструкций раскладка меняется — уменьшают шаг армирования. Например, если по основной ширине плиты стержни укладывались через 200 мм, то под стенами рекомендуется использовать шаг 100 мм. Это позволит избежать чрезмерного продавливания и появления трещин.

Зона сопряжения с монолитной стеной подвала

Конструкция плиты позволяет изготавливать ее на одном уровне с поверхностью земли, но если в здании планируется обустройство подвала ее глубина заложения будет зависеть от высоты помещения. В этом случае необходимо обеспечить совместную работу основания и стен.

Выпуски арматуры в плите для сопряжения с монолитными стенами.

Чтобы правильно армировать фундамент, необходимо связать вместе каркасы монолитной стены и плиты. При заливке фундамента оставляют выпуски в виде вертикальных стержней, именно они будут связующим звеном. Концы выпусков запускают в тело плиты (загибают на конце на 2 высоты плиты и вяжут к основному каркасу).

Для удобства и точного расчета материалов выполняют чертеж, на котором показана схема армирования, включающая данные о расстоянии между стержнями и их диаметрах.

Выбор арматуры

При изготовлении стальной арматуры руководствуются ГОСТ 5781-82*.  Для железобетонной монолитной плиты применяют стержни класса A400 и А500 (или в устаревшем варианте Alll). Чтобы не ошибиться необходимо знать, как отличить пруты разных классов визуально:

• A240 (Al) имеет гладкую поверхность;
• A300 (All) характеризуется периодическим профилем с кольцевым узором;
• A400, А500 (Alll), та которая необходима, имеет периодический профиль, образующий «елочку»(серповидный).

Арматура А500 изготавливается по ГОСТ 52544-06.

Важно! Применение арматуры более низких классов не допускается.

Рекомендуем: Какая арматура нужна для фундамента.

Способы изготовления сеток и каркасов

Сетки изготавливаются по ГОСТ 23279-2012. Вариантов соединения стержней между собой существует всего два: вязание и сварка.

При первом используется тонкая проволока диаметром 2-3 мм, которая вручную или с помощью специальных приспособлений обматывается вокруг прутов. Вариант достаточно трудоемкий, но обеспечивает большую надежность соединений, поскольку позволяет стержням приспосабливаться к небольшим подвижкам конструкции.

Вертикальные хомуты можно изготовить как на фото ниже:

Паук из арматуры диаметром 8-10 мм.

Готовые сварные сетки обеспечат высокую скорость работ. Но количество их типоразмеров ограничено, и не всегда можно подобрать необходимую. Если же принято решение применять сварку прямо на стройплощадке, в особо ответственных местах (углы здания, участки опирания массивных стен) арматуру соединяют проволокой.

Шаблон поможет при вязке арматуры.

Укладка арматуры

Нахлест продольных стержней не менее 40 диаметров рабочей арматуры.

При укладке со всех сторон обеспечивают стержням защитный слой из бетона 20-30 мм. Это необходимо для предотвращения коррозии и разрушения. Чтобы соблюсти необходимое расстояние применяют пластиковые фиксаторы, «лягушки» или «стульчики» из металла.

Специальный пластиковый стакан обеспечивает защитный слой.

Если длины прута не хватает на всю ширину фундамента, соединение двух деталей производят с нахлестом не менее 40 диаметров рабочих стержней. Например, для арматуры 12 мм длина нахлеста будет равняться 40*12 мм = 480 мм.

Расчет диаметра арматуры

Расчеты, связанные с монолитной плитой, достаточно сложны и требуют особых знаний. Далеко не каждый конструктор может их правильно выполнить. Для индивидуального строительства можно руководствоваться минимальными значениями, принимаемыми по пособию «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий».

Требования для монолитной плиты представлены в приложении 1, раздел 1. Общая площадь сечения рабочей арматуры в одном направлении принимается не менее 0,3% от общего сечения фундамента. Минимальный диаметр стержней назначается 10 мм при стороне плиты менее 3 м и 12 мм при большей длине стороны. Диаметр вертикальных стержней должен составлять не менее 6 мм, но также необходимо учитывать условия свариваемости. Максимальный размер рабочего армирования 40 мм, на практике чаще используют 12, 14 и 16 мм.

Пример расчета

В качестве исходных данных имеется железобетонная плита 6 на 6 м. Толщина для частного дома принимается 200 мм. Необходимо правильно армировать конструкцию. В примере не рассмотрено усиление железобетона на участках опирания стен.

Определение диаметров

В первую очередь определяется, что сетки будут укладываться в два ряда, поскольку толщина конструкции больше 150 мм. Далее производится расчет требуемой площади стальных прутьев.

• Площадь поперечного сечения фундамента = 6 м * 0,2 м = 1,2 м²;
• Минимальная площадь всей арматуры = 1,2 м² * 0,3% = 0,0036 м² = 36 см²;
• Минимальная площадь арматуры в одном направлении для одного ряда = 36 см²/2 = 18 см².

Далее необходимо воспользоваться сортаментом арматурных стержней, который приведен в ГОСТ 5781-82*. В этом документе приведена площадь сечения одного прута. Для удобства можно найти расширенную версию сортамента. По нему определяется, что для данного сечения в одной сетке необходимо использовать один из следующих вариантов:

• 16 стержней диаметром 12 мм;
• 12 стержней диаметром 14 мм;
• 9 стержней диаметром 16 мм;
• 8 стержней диаметром 18 мм;
• 6 стержней диаметром 20 мм.

Выбираем вариант с двенадцатым диаметром. Чтобы правильно разложить элементы необходима схема. Чертеж поможет рассчитать шаг прутов. Для стороны длинной 6 м шаг 16-ти стержней получается примерно 400 мм. Назначаем максимальное расстояние 300 мм исходя из условия СП 63.13330.2012 п.10.3.8.

Вертикальное армирование для надежности принимается 8 мм с шагом 300 мм.

Расчет количества

Недавно у нас появился калькулятор плитного фундамента, для удобства можете воспользоваться им.

Для того, чтобы не ошибиться при закупке материалов, необходимо заранее рассчитать их количество. Если имеется схема плиты, сделать это не сложно. При вычислении длин стержней необходимо учитывать толщину защитного слоя бетона 20-30 мм с каждой стороны.

Расчет рабочего армирования.

• Длина одного стержня = 6000 — 30*2 = 5940 мм;
• Количество стержней в одном направлении = 5940/300 = 19,8, принимаем 20 шт;
• Количество стержней в обоих направлениях для верхней и нижней сетки = 20*2*2 = 80 шт;
• Длина одного стержня для П-образных хомутов = 200 мм + (200 мм * 2)*2 = 1 м;
• Количество стержней для П-образных хомутов = 20*2 = 40 шт;
• Общая длина арматуры диаметром 12 мм = 80*5,94 м +40*1 м  = 515,2 м;
• Масса стержней диаметром 12 мм = 515,2*0,888 кг (находится по сортаменту) = 457,5 кг.

Расчет вертикального армирования.

• Длина одного стержня = 200 — 20*2 = 140 мм;
• Количество стержней = кол-во  горизонтальных прутов в одном направлении*кол-во прутов в другом = 20*20 = 400 шт;
• Общая длина стержней диаметром 8 мм = 400*0,14 = 56 м;
• Масса стержней диаметром 8 мм = 56*0,395 = 22,12 кг.

Все получившиеся значения удобно свести в таблицу.

При расчете расходов стоит учитывать стандартную длину одного прута – 11,7 м, это означает, что, например, стержней 8 диаметра понадобится 5-6 штук с небольшим запасом. А при большой длине рабочей арматуры требуется увеличить суммарную длину на 10-15% для соединения стержней внахлест.

Грамотный выбор диаметра, шага и соблюдение технологии монтажа обеспечат надежность и долговечность фундамента при минимально возможных затратах.

Рекомендуем: Технология строительства плитного фундамента.

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

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

Хорошая реклама

Читайте также

Армирование монолитной фундаментной плиты: технология устройства

Сегодня монолитный или плитный фундамент пользуется немалой популярностью. Он подойдёт для строительства как уютного частного дома, так и многоэтажного торгового центра. Единственный его минус, это высокая стоимость – большой объем земляных работ, и немалое количество строительных материалов: арматуры и бетона. Зато большая площадь позволяет равномерно распределить нагрузку от конструкции по всему основанию. Его использование оправдано на пучинистых, подвижных и просадочных грунтах. Даже если из-за изменения уровня грунтовых вод происходит сильное пучение грунта, плита не разрушается, а просто немного изменяет угол залегания – поэтому фундамент называется плавающим. Получение надёжного основания для дома, гарантирует правильно выполненное армирование фундаментной плиты. Зачем оно нужно и как сделать его качественно? Ответим на эти вопрос поподробнее.

Зачем использовать арматуру?

Бетон входит в число наиболее распространённых и популярных строительных материалов вовсе не случайно. Его главным достоинством является прочность, позволяющая материалу выдерживать огромные нагрузки на сжатие. Увы, при работе в грунте основание подвергается не только нагрузкам на сжатие, но и на изгиб, а также растяжение. Обычная монолитная плита, залитая без использования арматуры, при таких нагрузках будет повреждена. Следовательно, безопасность сооружений, возведённых на ней также окажется под угрозой.

Зато если правильно выполнить армирование бетонной плиты, это решит проблемы. Благодаря металлическим прутам, бетон сможет выдерживать нагрузки на растяжение и изгиб без вреда для себя. Поэтому, хотя армирование повышает стоимость, его применение оправдано.

Какой прут выбрать?

Прежде чем начинать армирование монолитной плиты, нужно выбрать подходящий вид и диаметр прутов. Существует два вида арматуры металлическая и композитная (пластиковая). Каждая разновидность прутов имеет свои плюсы и минусы, об их сравнении подробнее читайте тут.

Для определения толщины арматуры, профессионалы берут специальный коэффициент, проводят расчёт, и высчитывают минимальный процент армирования фундаментных плит. Но если вас интересует строительство небольшого жилого дома, а не многоэтажного офисного здания, то есть возможность сделать проще. Достаточно запомнить несколько простых правил:

• при строительстве на прочном, не пучинистом грунте использовать прут диаметром не менее 10 мм;
• при осуществлении строительства на слабом, пучинистом грунте, где возможны подвижки почвы, применять прут толщиной 14 мм и более;
• если строительство ведётся из дерева, пенобетона или иных лёгких материалов брать арматуру диаметром от 10 до 12 мм;
• если основным материалом строительства является бетон или кирпич, воспользоваться арматурой диаметром 14–16 мм.

Обратите внимание! Только расчёты, выполненные проектировщиком, могут гарантировать качественное и правильное армирование фундаментной плиты.

Сколько материала нужно?

Ещё один важный момент, возникающий при строительстве – сколько арматуры нужно для монолитного фундамента? Здесь придётся провести кое-какие расчёты.

В первую очередь нужно высчитать площадь. Прутья обычно укладывают с шагом 20 см. Шаг – это расстояние между арматурой. Следовательно, на один квадратный метр верхней и нижней сетки, будет приходиться 20 метров прутьев. Зная это, подсчитать примерный объем не составит труда. Конечно, берите с запасом – на местах соединений прутья зарезают болгаркой вразбежку, а арматуру укладывать внахлёст, это существенно увеличивает расход материала. Но также следует учесть количество усилений.

К тому же придётся учитывать материал, который уйдёт на поперечное армирование – здесь используйте арматуру А1, она с гладкой поверхностью. По назначению дополнительное армирование является вспомогательным, поэтому не нужно тратить лишние деньги на покупку дорогого материала. Когда бетон застынет, то необходимость в изделиях из гладкой арматуры пропадёт – они должны лишь осуществлять удержание конструкции, чтобы равномерно распределить арматуру по всей толщине бетона, обеспечивая максимальное усиление.

Впрочем, знать общую длину арматуры, которая понадобится при строительстве, недостаточно. Ведь при покупке её обычно отгружают тоннами или сотнями килограмм, а не метрами. Но решить эту проблему несложно. Воспользуйтесь таблицей:

В ней есть все необходимые данные, чтобы, зная выбранный диаметр прутов и длину, подсчитать точный вес материала и приобрести именно столько арматуры, сколько уйдёт на усиление определённого фундамента.

Подготовка к строительству

Первым этапом является рытье котлована. Плитный фундамент нуждается в большом котловане, поэтому оправдано использование спецтехники – экскаватора и грузового автомобиля. На самостоятельное выполнение работы уйдут многие дни. А аренда спецтехники сегодня обходится сравнительно недорого.

Следующим этапом является формирование песчаной противопучинистой подушки. Под монолитную плиту нужен слой не меньше 20 см. Песок засыпается на дно котлована, равномерно распределяется по всей площади и трамбуется.

На песчаную подушку, заливаем по уровню бетонную подготовку 9–10 см.

Далее производят устройство гидроизоляции. Есть несколько способов: укладка в два слоя рубероида или использование сыпучие смеси, посыпается перед заливкой на поверхность подготовки и смачивается водой.

Схема устройства и армирования монолитной фундаментной плиты.

 Приступаем к работе

Очень важно знать, как правильно армировать плиту. Сразу следует сказать – откажитесь от сварки. Перегрев отрицательно сказывается на арматуре. При значительных нагрузках на растяжение она ломается обычно именно в тех местах, которые подвергались сварке. Кроме того, повреждение кристаллической решётки делает металл более подверженным коррозии.

Если вы работаете с фундаментной плитой, армирование лучше выполнять при помощи прутов, связанных специальной вязальной проволокой. Связи могут быть сделаны вручную или при использовании вязального пистолета. Это очень дорогой инструмент, но он часто сдаётся в аренду. Пистолет позволит существенно снизить затраты времени. Даже неопытный строитель легко будет делать 30–40 вязок в минуту. При использовании обычного вязального крючка этот показатель у новичка будет составлять не более 10.

Процесс армирования проводим в следующем порядке:

1. Отбиваем контур фундамента. Натягиваем по краю нить или отчертим маркером.
2. Размечаем месторасположения арматуры, согласно проекта.

   Пример чертежа по армированию фундаментной плиты.

3. Раскладываем 1 слой арматуры. При нехватке одно целого прута стыкуем их, но следует помнить о правиле, что соседние пруты не соединяются в одном месте, следует сделать разбежку между арматурами. Размер нахлеста 42 диаметра арматуры.
4. Выравниваем пруты по краю, соблюдая защитный слой. И укладываем на них поперёк начиная с края, пруты — монтажки через 200 см, по ним выполняем развязку сетки. Под провязанные через два метра монтажки, подставим фиксаторы для арматуры, для обеспечения защитного слоя.
   
5. Производим разметку и укладку усиления 1 слоя. Укладываем остальную арматуру 2 слоя, и провязываем, соблюдая шаг. Доставляем фиксаторы, и укладываем и привязываем усиление 2 слоя. Нижнее армирование монолитной плиты закончено.
6. Устанавливаем и провязываем пространственные каркасы для верхнего слоя сетки.
   
7. Раскладываем 3-й слой основной сетки и привязываем её к каркасам, строго напротив нижней арматуры. Укладываем 3-й слой усиления, и перекрываем все 4 слоем сетки. Провязав усиление с сеткой раскладываем последнее усиление 4 слоя. По краю армирующего каркаса провязываются пешки.
8. На этом армирование фундаментной плиты заканчивается.

Готовый каркас заливаем бетоном. Заливать необходимо беспрерывно, чтобы ранее уложенный бетон не успевал схватываться. В противном случае может произойти расслоение – жидкий бетон, попадая на уже схватившийся, не будет связан с ним. Из-за этого пострадает прочность фундамента и, соответственно, снизится надёжность возведённого здания.

На этом устройство фундамента считается завершённым. Спустя несколько дней, бетон схватится, а через месяц наберёт достаточную прочность для возведения нового дома.

Вот и всё. Теперь вы знаете, как армировать монолитный фундамент, выбирать подходящий материал и проводить необходимые расчёты. А значит, проблем при строительстве наверняка не возникнет.

что это такое, требования к армировке, минимальный показатель, расчеты, схемы и чертежи, как правильно армировать в один и два слоя

Армирование монолитных фундаментов регламентируется действующими стандартами.

Усиление бетона арматурным каркасом повышает степень надежности и эксплуатационный ресурс будущего сооружения.

Для чего необходимо армирование фундамента из плит, как правильно армировать монолитное плитное основание, расскажем в статье.

Что это такое, зачем нужно?

Армирование монолитной плиты называют процедуру помещения в тело бетона стальной силовой конструкции с целью повышения прочных характеристик фундамента и увеличения срока службы дома, который будет эксплуатироваться на нем.

В процессе службы основание подвергается неравномерному давлению как со стороны сооружения, так и почвы вокруг него. В результате возникают изгибающие моменты, которые влекут за собой появление трещин не только в теле фундамента, но и стенках самого дома.

Бетонный массив сам по себе характеризуется стойкостью к сжимающим нагрузкам, а арматура компенсирует действие растягивающих и изгибающих сил.

Таким образом, армирование позволяет:

• повысить прочность основания;
• предотвратить возможные усадки сооружения, связанные с недостаточной прочностью фундамента;
• снизить риск разрушения монолитной плиты под давлением грунта.

Что будет, если не армировать?

С целью экономии некоторые строители отказываются от армирования.

Такой подход практикуется при строительстве легковесных построек, на которые по проекту будут стоять на грунте, не склонному к подвижкам. В других случаях необходимость армирования регламентируется нормативными требованиями.

Нарушение технологии влечет за собой преждевременное разрушение фундамента под действием больших нагрузок со стороны самой конструкции, давления в результате морозного пучения почвы и т.д.

Основные требования

Конструктор, занимающийся проектированием плитного основания, должен придерживаться условий армирования, изложенных в СП 52-101-2003.

В нормативном документе содержатся:

• правила расположения и вязания арматурной сетки,
• описание математически расчетов,
• рекомендации по использованию подставок для нижнего слоя и т.д.

Согласно технологическим требованиям, не допускается использование арматуры со следами ржавчины, старой краски и т.д. Чтобы обеспечить высокую адгезию металла с бетоном, применяют стальные стержни периодического сечения. Для фиксации элементов силовой конструкции используют вязальную проволоку или применяют метод сварки: пластиковые хомуты в данном случае ненадежны.

Перед началом армирования проектировщик должен выбрать рациональную схему расположения прутков, определить потребность в арматуре, продумать способ фиксации конструкции в пространстве с помощью подпорок.

Минимальный показатель

Монолитные плиты, в теле колотых процент армирования составляет менее 0,05%, относят к бетонным конструкциям. Минимальный показатель зависит от проектных нагрузок и может варьироваться в пределах от 0,05 до 0,25% (выбирается по СП 52-101-2003 — СП 63.13330.2018).

По контуру рабочего сечения армокаркаса при повышенных нагрузках минимальный процент армирования может быть увеличен в два раза.

Схемы и чертежи укладки арматуры

Схема армирования дает полное представление о расположении элементов каркаса в пространстве. Когда толщина монолитной плиты меньше 15 см, то фундаменту достаточно жесткости, которую обеспечивает одна сетка из продольных и поперечных прутков, расположенных перпендикулярно друг к другу с проектным шагом.

Для легких блочных построек оптимальной высотой плиты считается 15–25 см, для жилых домов и коттеджей – 25–35 см. В этом случае арматурный каркас представляет собой соединенные между собой вертикальными прутками два пояса – верхний и нижний.

Основные параметры плиты

В простом варианте исполнения армирующий пояс представляет собой сетку, где арматура размещена по отношению друг к другу с одинаковым шагом, равным от 20 до 40 см. Расстояние между прутками, выбирается, исходя из расчетных нагрузок, действующих на фундамент.

Например, для кирпичных и других тяжелых домов выбирают шаг в 20 см, тогда как для одноэтажных каркасных коттеджей расстояние между силовыми элементами может быть увеличено до 30–40 см.

Шаг армирования должен быть меньше толщины фундаментной плиты минимум в 1,5 раза.

На практике чаще всего возникает потребность в армировании в два слоя. Тогда, согласно СП 63.13330.2018, верхний и нижний пояса соединяют между собой П-образными хомутами. Длина такого хомута должна превышать проектную толщину монолитной плиты минимум в два раза.

Концы арматуры должны быть утоплены в тело бетона минимум на 2–3 см со всех сторон. В противном случае металл быстро окисляется и возможно преждевременное разрушение силовой конструкции.

Зоны продавливания

В местах, где несущие стенки опираются на фундамент, возникает необходимость усиления армокаркаса. С этой целью уменьшают шаг армирования.

Например, если по основной площади прутки выкладывались через 20 см, то под стенами можно сократить это расстояние до 10 см. В противном случае остается риск деформации фундамента и появлений трещин.

Когда по проекту в доме предусмотрено подземное помещение, то глубина заложения плитного основания будет напрямую зависеть от высоты подвала. В этом случае проектировщику необходимо жестко объединить конструкции фундамента и стен.

С этой целью в армокаркасе основания оставляют вертикальные выпуски, которые послужат связующим звеном нескольких конструктивных элементов.

Дополнительное усиление арматурного каркаса

На практике часто возникают ситуации, когда требуется усиление арматурного каркаса в местах, где на фундамент действуют максимальные нагрузки, например, под колонами и действующими каминами внутри помещения.

В этом случае можно увеличить размер сечения прутков или ввести дополнительные продольные стержни в нижний пояс, поскольку именно на нижнюю часть силовой конструкции действует максимальное давление.

Расчеты

Зная площадь фундамента и ориентируясь на шаг между арматурой, можно рассчитать необходимое количество металлопроката для армирования. Согласно действующим стандартам, максимальный шаг между прутьями будет составлять 40 см. На значение параметра также влияют класс и размер сечения арматуры.

Занимаясь частным домостроением, лучше принимать шаг, равный не меньше 20 см, при этом, в местах максимальных нагрузок расстояние между элементами силовой конструкции нужно уменьшать.

Алгоритм расчета количества арматурных стержней лучше рассматривать на примере. Например, габариты фундамента – 6 на 6 метров, проектный шаг – 20 см.

Вначале рассчитывают потребность в арматуре для одного слоя сетки: 900 / 20 х 2 = 90 штук продольных и поперечных прутков длиной 6 м каждый. Для двух сеток потребность в арматуре увеличится вдвое – 180 штук. Для вертикальных прутков высотой 10 см понадобится 203 м арматуры. Значение получено методом умножения точек пересечения (45х45=2025 шт.) на длину одного прутка.

Таким образом для выполнения проектных условий потребность в арматуре составит: 180 х 6 + 203 = 1283 м. Если учесть, что один погонный метр арматуры диаметром 14 мм весит 1,21 кг, то необходимо закупить 1,56 т металлопроката. Практикующие строители рекомендуют заказывать арматуру с запасом (5–10%).

Правильный порядок работ

Вначале собирают нижнюю сетку. Для этого на рабочем поле выкладывают продольную и поперечную арматуру перпендикулярно друг к другу, соблюдая проектный шаг между элементами.

После фиксации деталей в местах пересечения крепят вертикальные прутки. Затем монтируют верхний пояс армокаркаса.

По окончании сборки проверяют соответствие размеров проектным значениям.

Фиксация стержней может проводится двумя способами:

1. С помощью вязальной проволоки и специального крючка или реверсивного устройства.
2. Методом электросварки.

Последний вариант позволяет значительно сократить время работы, но остается риск перегрева металла, в результате чего снизится прочность всей силовой конструкции. Поэтому эксперты рекомендуют вязать арматуру ручным или полуавтоматическим способом.

Готовый каркас укладывают на рабочее поле на подпорки, соблюдая технологическое расстояние между дном конструкции и стенками опалубки.

Основные ошибки монтажа

Собираясь заниматься строительством своими руками, собственнику стоит предварительно проанализировать ошибки, которые чаще всего допускают новички:

1. Отсутствие защитного слоя бетона между армокаркасом и боковыми стенкам фундамента (минимум 30 мм). В результате концы стержней будут в большей степени подвержены коррозии, что в целом отражается на сроке службы основания.
2. Использование деревянных фиксаторов для организации защитного слоя бетона. Дополнительные элементы остаются в теле плиты и нарушают его целостность. Дерево – рыхлый материал, который может разбухать и разрушать конструкцию. Поэтому для крепления арматуры используют специальные пластиковые фиксаторы.
3. Сборка каркаса методом сварки при большой силе тока. В результате в местах соединения деталей структура стали разрушается, а силовой потенциал армированного каркаса ослабевает. Подбором силы тока должен заниматься профессионал.

Качественную сборку армокаркаса лучше доверить профессионалам, поскольку в этой работе нужны навыки и понимание технологии.

Видео по теме статьи

Как правильно связать каркас фундаментной плиты поставить «лягушки», подскажет видео:

Заключение

Следуя действующим стандартам, можно самостоятельно спроектировать схему, рассчитать и собрать армокаркас даже при минимальном опыте в строительстве фундаментов.

Сложность заключается в расчете суммарных нагрузок, действующих на основание, а также выборе качественных материалов.

При необходимости, начинающему конструктору лучше обратиться за помощью к квалифицированным специалистам, ведь от качества армирования зависит срок службы всего здания.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Одноклассники

Мой мир

Армирование монолитного фундамента. Расчет арматуры для монолитной плиты

Использование монолитных фундаментов – достаточно частое явление, особенно в условиях нестабильных грунтов. Такая плита является надежной опорой всему сооружению. Одним из этапов возведения такой конструкции является армирование. Этот процесс очень важен, поскольку благодаря ему обеспечивается устойчивость к высоким нагрузкам. При помощи армирования вся конструкция многие десятилетия остается целостной, выполняя без изменения свои функции.

Содержание статьи

Зачем нужно армировать монолитный фундамент?

Материал, из которого возводится монолитный фундамент – это бетон. Для него характерна высокая устойчивость к нагрузкам на сжатие, однако при изгибе или растяжении такой материал весьма непрочен. Если дом опирается на монолитную плиту из бетона, то распределение нагрузки происходит неравномерно. С течением времени, появляющийся изгибающий момент, приводит к разрушению конструкций.

Это весьма опасно, потому для исключения такого негативного влияния на основание используют арматурные сетки или каркасы. После установки арматуры, фундаментная конструкция получает высокие свойства устойчивости к изгибающим нагрузкам, что обеспечивает максимально высокую надежность.

Выбор арматурных стержней

Для изготовления арматурного каркаса в конструкции монолитного фундамента используется лишь арматура с маркировкой класса А400, устаревший вариант маркировки такой арматуры AIII, причём использовать прутья, относящиеся к классу ниже указанного, категорически запрещено.

Во время выбора арматуры не лишним будет ориентироваться в такой маркировке и знать визуальные отличия арматурных прутьев друг от друга в зависимости от классов:

Как правильно связывать арматуру для фундамента

Процесс изготовления армокаркаса для монолитного фундамента достаточно простой. Очень важным моментом в таком процессе является скрепление прутьев арматуры между собой. Это происходит следующим образом:

1. Изначально нарезается стальная проволока на отрезки, равные в длину 20 см.
2. После этого прутья арматуры раскладываются по периметру всей конструкции.
3. Далее проводится установка прутьев вдоль опалубки в вертикальном положении.
4. Крепление арматуры начинается со связывания в нижней части вертикально стоящих прутьев с горизонтальными. Сначала это делают, используя нить. Расстояние, которое должно соблюдаться при расположении фиксации – 5-7 см относительно грунта или песчаной подушки.
   
5. После того, как было проведено крепление всех прутьев, следует приступать к окончательной фиксации этих мест. Для этого используют проволоку и крюк. Накручивают проволоку не слишком плотно, в виде восьмерки. Крепление нужно провести таким образом, чтобы не было лишнего трения, но одновременно с этим, сетка оставалась прочной.
6. Процесс финишного крепления можно проводить поочередно, либо по всей конструкции сразу.

Расчёт арматуры для монолитного фундамента

Первое, что нужно учесть, приступая к расчётам объема арматуры – это размер ячеек арматурной сетки, а именно, длину шага, на котором располагаются прутья. Такой шаг по двум направлениям обязательно должен быть одинаковым. Он колеблется от 200 до 400 миллиметров. Это зависит от уровней нагрузки. Если возводится дом из кирпича, то шаг может быть равным 200 мм. Более легкие каркасные сооружения допускают укладку стержней реже.

Стоит помнить, что расстояние, которое стоит соблюдать между прутьями арматуры, не должно быть больше, чем в 1,5 раза, толщины фундамента. При этом, укладывают арматуру двумя рядами. Ее установка происходит за счёт вертикальных стержней. Шаг вертикально установленной арматуры равняется длине шага кладки прутьев в горизонтальном направлении или в 2 раза его превышает.

Расчет и выбор правильного диаметра (сечения)

Проведение таких расчётов достаточно сложная задача, которую без особых знаний правильно не решить. Даже не каждому специалисту под силу его выполнить. Если речь идет о частном строительстве, то в таком случае рекомендовано пользоваться минимально допустимыми значениями, которые содержит пособие по проектированию, где описаны процессы армирования касаемо железобетонных сооружений. Параметры относительно монолитного фундамента указаны в приложении 1 в первом разделе.

Значение общей площади сечения арматуры одного направления берется не меньше 0,3% от общего значения для сечения плиты. Минимальные параметры диаметра прутьев равны 7 мм в случае со стороной фундамента, равной меньше 3 м. Если стороны плиты в длину превышает 3 м, то сечение прутьев арматуры берут 12 мм.

Что касается вертикально установленных стержней, то их диаметр не должен быть меньше 6 мм. При этом важно учесть, что, возможно, элементы будут подвергаться сварке. Максимально допустимое значение рабочего армирования составляет 40 мм, но зачастую для строительства используют арматуру 12, 14, 16 мм.

Несмотря на то, что сварка возможна при скреплении арматуры для фундамента, большинство специалистов крайне не рекомендуют прибегать к её помощи.

Пример расчета арматуры

Для лучшего понимания расчетов следует их рассмотреть на примере. Исходные данные для примера – это плита с размерами 6х6 м, толщина 200 мм.

• значение для площади поперечной плоскости плиты равно 6 м * 0,2 м = 1,2 м²;
• параметр минимальной площади прутьев арматуры 1,2 м² * 0,3% = 0,0036 м² , переведя в более удобные единицы измерения, получим 36 см;
• значение минимальной площади прутьев, располагающихся в одном направлении в одном ряду 36 см²/2 = 18 см².

Далее потребуется ГОСТ 57 81-82, в котором указан перечень арматурных прутьев. Этот документ содержит список площадей сечения одного стержня. Чтобы было удобней, можно воспользоваться расширенным изданием сортамента. В нём указано, что для полученного сечения одного ряда сетки допускается использование нескольких вариантов прутьев:

• 12 мм диаметр прута – 16 штук;
• 14 мм диаметр прута – 12 штук;
• 16 мм диаметр прута – 9 штук;
• 18 мм диаметр прута – 8 штук;
• 20 мм диаметр прута – 6 штук.

Выбрав вариант с использованием 12 мм диаметром стержня, для правильного их распределения необходимо составить схему. При помощи чертежа можно безошибочно провести расчёт параметра шага. С длинной стороны в 6 м с учетом использования 16 штук прутьев выходит значение, равное 400 мм. Лучше всего назначить максимально возможное значение, которое равно 300 мм. Для придания конструкций надежности, для прутьев, располагающихся вертикально, берётся значение 8 мм, при этом шаг равен 300 мм.

Расчёт количества арматуры

Чтобы было удобнее и проще проводить закупку материалов, предварительно проводят вычисление их количества. Если имеется составленная схема конструкции плитной основы, такой процесс не слишком сложный. Чтобы вычислить длину прутьев, нужно учитывать значение бетонного слоя защиты в толщину. Он располагается с каждой стороны и ширина его равна 20-30 миллиметров.

1. Параметр длины одного прута: 6000 — 30*2 = 5940 мм.
2. Значения количества прутьев для одного направления: 5940/300 = 19,8, принимаем 20 шт.
3. Значение количества прутьев для двух сеток: 20*2*2 = 80 шт.
4. Значение длины 1го прута для хомутов П-образного типа: 200 мм + (200 мм * 2)*2 = 1 м.
5. Значение количества прутьев: 20*2 = 40 шт.
6. Параметр общей длины стержней с сечением диаметра 12 мм: 80*5,94 м +40*1 м = 515,2 м.
7. Значение массы прутьев (при вычислении опираются на сортамент): 515,2*0,888 кг (находится по сортаменту) = 457,5 кг.

Расчет армировочных прутьев, расположенных в вертикальном направлении:

1. Параметр длины одного прута: 200 — 20*2 = 140 мм.
2. Значение количества прутьев: 20*20 = 400 шт.
3. Значение общей длины при диаметре прутьев в 8 мм: 8 мм = 400*0,14 = 56 м.
4. Значение массы прутьев арматуры: 56*0,395 = 22,12 кг.

Получив указанные значения, стоит учитывать стандартную длину прутьев, которая составляет 11,7 м. Соответственно, необходимо для каркаса 5-6 штук прутьев, сечение которых 8 мм.

К такому важному процессу, как армирование монолитного фундамента, необходимо подходить весьма скрупулезно. Учитывая свойства армирующего каркаса, весь процесс должен проходить без ошибок, в особенности это касается расчётов. Если сделать всё правильно и своими руками, то можно не только сэкономить на услугах строительной бригады, но и обеспечить конструкции фундамента надежность, прочность и устойчивость на многие десятилетия.

Вконтакте

Facebook

Twitter

LiveJournal

Одноклассники

Мой мир

Как разбить монолит на микросервисы

Миграция монолитной системы в экосистему микросервисы - это эпическое путешествие. Те, кто отправляются в это путешествие есть стремления, такие как увеличение масштабов работы, ускорение темпы изменений и избежание высокой стоимости изменений. Они хотят увеличить количество своих команд, позволяя им приносить пользу параллельно и независимо друг от друга. Они хотят быстро экспериментировать с основными возможностями своего бизнеса и быстрее приносить пользу.Они также хотят избежать высоких затрат, связанных с внесением изменений в свои существующие монолитные системы.

Определение того, какие возможности отделять, когда и как выполнять постепенную миграцию некоторые из архитектурных проблем разложения монолита на экосистема микросервисов. В этой статье я поделюсь несколькими методы, которые могут помочь командам разработчиков - разработчикам, архитекторам, техническим менеджерам - сделать эти решения по разложению в пути.

Чтобы прояснить методы, я использую многоуровневую онлайн-торговлю. применение. Это приложение тесно связывает взаимодействие с пользователем, бизнес-логику и слой данных. Я выбрал этот пример потому, что его архитектура имеет характеристики монолитных приложений, которые запускают многие компании, и его технологический стек достаточно современен, чтобы оправдать декомпозицию вместо полная перезапись и замена.

Путеводитель

Перед тем, как погрузиться в гид, важно знать, что есть высокие общие затраты, связанные с разложением существующей системы на микросервисы, и может потребоваться много итераций.Это нужно разработчикам и архитекторов, чтобы внимательно оценить, насколько разложение существующего монолит - это правильный путь, а сами микросервисы правильный пункт назначения. Разобравшись с этим, давайте рассмотрим руководство.

Разминка с простой и довольно независимой возможностью

Для запуска пути микросервисов требуется минимальный уровень оперативная готовность. Требуется доступ к развертыванию по запросу. окружающей среды, строительство новых видов трубопроводов непрерывной доставки в самостоятельно создавать, тестировать и развертывать исполняемые службы, а возможность защиты, отладки и мониторинга распределенной архитектуры.Зрелость операционной готовности требуется, строим ли мы услуги с нуля или декомпозиция существующей системы. Подробнее об этой оперативной готовности см. Статью Мартина Фаулера о Предварительные требования к микросервисам. Хорошая новость заключается в том, что после статьи Мартина технология для работы Архитектура микросервисов быстро развивалась. Это включает в себя создание Service Mesh, специального уровень инфраструктуры для быстрой, надежной и безопасной сети микросервисов, системы оркестровки контейнеров для обеспечить более высокий уровень абстракции инфраструктуры развертывания и эволюция систем непрерывной доставки, таких как GoCD для создания, тестирования и развертывания микросервисов как контейнеров.

Я предлагаю разработчикам и эксплуатационным группам создать базовая инфраструктура, конвейеры непрерывной доставки и управление API система с первой и второй службой, которую они разлагают или создают новый. Начните с возможностей, которые в значительной степени отделены от монолит, они не требуют изменений во многих клиентских приложениях которые в настоящее время используют монолит и, возможно, не нуждаются в данных хранить. На данный момент команды по доставке оптимизируют свою подходы к доставке, повышение квалификации членов команды и построение минимума инфраструктура, необходимая для предоставления независимо развертываемых безопасных сервисов которые предоставляют API самообслуживания.Например, для интернет-магазина приложения, первая услуга может быть «аутентификацией конечного пользователя» сервис, который монолит может вызывать для аутентификации конечных пользователей, и второй услугой может быть услуга «Профиль клиента», фасад сервис, обеспечивающий лучший обзор клиентов для новых клиентских приложений.

Сначала я рекомендовал разделить простые пограничные службы. Затем мы применяем другой подход к возможностям разделения, глубоко встроенным в монолитная система.Я советую сначала сделать пограничные сервисы, потому что В начале пути самый большой риск для команды доставки заключается в том, что микросервисы правильно. Так что лучше использовать пограничные службы для практиковать операционные предпосылки им нужно. Как только они решат это, они могут обратиться к ключевая проблема раскола монолита.

Рисунок 2: Разогрев с помощью простой функции, которая имеет небольшой радиус изменения для повышения оперативной готовности

Минимизировать зависимость обратно к монолиту

В качестве основополагающего принципа командам по доставке необходимо минимизировать зависимости вновь сформированных микросервисов в монолит.Основное преимущество микросервисы должны иметь быстрый и независимый цикл выпуска. Имея зависимости от монолита - данные, логика, API - связывает сервис к циклу выпуска монолита, запрещая это преимущество. Часто основная мотивация отхода от монолит - это высокая стоимость и медленные темпы изменения заблокированных возможностей в нем, поэтому мы хотим постепенно двигаться в направлении, которое разделяет эти основные возможности за счет удаления зависимостей от монолита.Если команды следуют этому руководству по мере того, как они расширяют свои возможности вместо этого они находят зависимости в обратном направлении, от монолита до сервисов. Это желаемое направление зависимости, поскольку оно не замедляет снижение темпов изменения новых услуг.

Рассмотрим в розничной онлайн-системе, где "купить" и "рекламные акции" основные возможности. «Покупка» использует «промоакции» в процессе оформления заказа. предлагать клиентам лучшие предложения, на которые они имеют право, учитывая предметы, которые они покупают.Если нам нужно решить какую из этих двух возможностей разделить дальше, я предлагаю начать с разделение сначала "рекламных акций", а затем "покупки". Потому что в этом порядке мы сводим зависимости обратно к монолиту. В этом порядке «покупка» сначала остается заблокированной в монолите с зависимостью от новых Микросервис "промоакции".

Следующие рекомендации предлагают другие способы определения порядка, в котором разработчики разделяют службы. Это означает что они не всегда могут избежать зависимости от монолита.В тех случаях, когда новая служба завершается обратным вызовом монолита, я предлагаю предоставить новый API из монолит, и доступ к API через антикоррупционный уровень в новая услуга по предотвращению утечки концепций монолита. Стремитесь определить API, отражающий четко определенные концепции и структуры предметной области, даже если внутренняя часть монолита реализация могла быть иначе. В этом неудачном случае команды доставки будут несение стоимости и сложности замены монолита, тестирования и выпуск новых услуг вместе с выпуском монолита.

Рисунок 3. Разделение службы, которая не требует предварительной зависимости от монолита и минимизирует изменения к монолиту

Разделение липких способностей в начале

Я предполагаю, что на данный момент командам по доставке удобно создавать микросервисы и готовы атаковать «липкие» проблемы. Однако они могут найти сами ограничены возможностями, которые они могут развязать в следующий раз без зависимости обратно к монолиту.Основная причина этого - часто негерметичная, нечетко определенная возможность внутри монолита как концепцию предметной области, причем многие возможности монолита зависят от Это. Чтобы иметь возможность прогрессировать, разработчикам необходимо определить липкие возможности, разбейте ее на четко определенные концепции предметной области, а затем преобразовать эти концепции предметной области в отдельные службы.

Например, в веб-монолите понятие «(веб) сеанс» один из наиболее распространенных факторов связи.В примере онлайн-торговли сеанс часто является корзиной для многих атрибутов, начиная от пользователя предпочтения по разным границам домена, такие как доставка и платежные предпочтения, к намерениям и взаимодействиям пользователей например, недавно посещенные страницы, выбранные продукты и список желаний. Если только мы занимаемся разделением, деконструкцией и реификацией текущего понятия "Сессия", мы будем бороться, чтобы отделить многие из будущих возможностей поскольку они будут связаны с монолитом через протекающий сеанс концепции.Я также не рекомендую создавать "сеансовую" службу. за пределами монолита, так как это приведет к аналогичному плотному связь, которая в настоящее время существует в процессе монолита, только хуже, вне процесса и по сети.

Разработчики могут постепенно извлекать микросервисы из липкой возможности, одна услуга за раз. Например, сначала выполните рефакторинг «список желаний клиентов» и извлеките это в новую услугу, а затем рефакторинг "платежные предпочтения клиентов" в еще один микросервис и повторяю.

Рис. 4: Определите наиболее взаимосвязанную концепцию и разделить, деконструировать и преобразовать в конкретные доменные службы

Разделение по вертикали и ранний выпуск данных

Основным фактором, обеспечивающим развязку монолита, является иметь возможность выпустить их самостоятельно.Это первое принцип должен руководить каждым решением, которое разработчики принимают относительно того, как выполнять развязка. Монолитная система часто состоит из тесно интегрированных слои или даже несколько систем, которые необходимо выпускать вместе и имеют хрупкие взаимозависимости. Например, в системе онлайн-торговли монолит, состоящий из одного или нескольких клиентов, обращающихся в режиме онлайн приложения для покупок, серверная система, реализующая многие возможности с централизованно интегрированным хранилищем данных для сохранения состояния.

Большинство попыток развязки начинаются с извлечения лица, обращенного к пользователю. компоненты и несколько фасадных сервисов для предоставления удобных для разработчиков API для современных пользовательских интерфейсов, в то время как данные остаются заблокированными в одной схеме и система хранения. Хотя этот подход дает некоторые быстрые результаты, такие как изменение пользовательский интерфейс чаще, когда речь идет об основных возможностях, команды доставки могут только двигаться так же быстро, как и самая медленная часть, монолит и его монолитные данные хранить.Проще говоря, без разделения данных архитектура не микросервисы. Хранение всех данных в одном хранилище данных противоречит Децентрализованное управление данными характеристика микросервисов.

Стратегия состоит в том, чтобы расширить возможности вертикально, разделить основные возможности со своими данными и перенаправить весь интерфейс приложения к новым API.

Наличие нескольких приложений, которые пишут и читают из централизованно совместно используемого данные являются основным препятствием для разделения данных вместе со службой.Команды доставки должны включить стратегию миграции данных, которая подходит их среда в зависимости от того, могут ли они перенаправлять и переносить все считывающие / записывающие данные одновременно или нет. Stripe’s четырехэтапная стратегия миграции данных подходит для многих сред которые требуют постепенного переноса приложений, которые интегрируются через базу данных, в то время как все изменяемые системы должны работать непрерывно.

Рисунок 5: Возможность развязки с данными в микросервис, открывающий новый интерфейс, измените и перенаправьте потребители к новому API

Избегайте антипаттерна только развязки фасадов, только развязки бэкэнд-сервис и никогда не разделять данные.

Разделите то, что важно для бизнеса, и то, что часто меняется

Возможности развязки от монолита затруднены. Я слышал Нил Форд использует аналогию тщательная хирургия органов.В приложении для розничной торговли через Интернет извлечение возможность включает в себя тщательное извлечение данных, логики, пользовательские компоненты и перенаправление их на новую службу. Поскольку это нетривиальный объем работы, разработчикам необходимо постоянно оценивать стоимость развязки по сравнению с преимуществами что они получают, например идет быстрее или растет в масштабах. Например, если Задача групп доставки - ускорить внесение изменений в существующие возможности заблокированы в монолите, тогда они должны идентифицировать возможность, которая изменяется самому достать.Разделите части кода, которые постоянно подвергаются меняются и получают много любви от разработчиков и что заставляет их больше всего быстро приносить пользу. Команды доставки могут проанализировать код фиксировать шаблоны, чтобы узнать, что исторически изменилось больше всего, и наложите это на дорожную карту продукта и портфолио, чтобы понять наиболее желаемые возможности, которые будут привлекать внимание в ближайшем будущем. Им нужно поговорить с бизнес-менеджерами и менеджерами по продукту, чтобы понять дифференцирующие способности, которые действительно важны для них.

Например, в розничной онлайн-системе «персонализация клиента» возможность, которая требует множества экспериментов, чтобы обеспечить лучший опыт для клиента и хороший кандидат для развязки. Это способность, которая очень важна для бизнеса, качества обслуживания клиентов, и часто изменяется.

Рисунок 6. Определение и разделение возможностей, которые важнее всего: создает наибольшую ценность для бизнеса и клиентов, в то время как регулярно меняется.

, а не код

Когда разработчики хотят извлечь службу из существующей системы, они есть два способа сделать это: извлечь код или переписать.

Часто по умолчанию извлечение службы или декомпозиция монолита представленный как случай повторного использования существующей реализации как есть и извлечение в отдельный сервис. Отчасти потому, что у нас есть когнитивная предвзятость в отношении кода, который мы разрабатываем и пишем. Труд строительство, каким бы болезненным ни был процесс или несовершенным результатом, заставить нас полюбить это. Это на самом деле известно как ИКЕА Эффект. К сожалению, эта предвзятость сдерживает попытки разложения монолита.Это заставляет разработчиков и, что более важно, технических менеджеров игнорировать высокую стоимость и низкую ценность извлечения и повторного использования кода.

В качестве альтернативы группы доставки имеют возможность переписать возможности и отказ от старого кода. Перезапись дает им возможность вернуться к бизнес-возможности, начните разговор с бизнесом, чтобы упростить унаследованный процесс и оспорить старое предположение и ограничения, встроенные в систему с течением времени.Он также обеспечивает возможность обновления технологий, внедрение новой услуги с язык программирования и стек технологий, наиболее подходящий для эта конкретная услуга.

Например, в розничной системе «ценообразование и продвижение» Возможности - это интеллектуально сложный фрагмент кода. Это позволяет динамическая настройка и применение правил ценообразования и продвижения, предоставление скидок и предложений на основе множества параметров, таких как поведение клиентов, лояльность, наборы продуктов и т. д.

Эта возможность, вероятно, является хорошим кандидатом для повторного использования и добыча. Напротив, «профиль клиента» - это простой Возможность CRUD который в основном состоит из шаблонного кода для сериализации, обработки хранилище и конфигурацию, следовательно, это хороший кандидат для перезаписи и уходить в отставку.

По моему опыту, в большинстве сценариев декомпозиции команды Лучше переписать возможность как новую услугу и убрать старую код.Это с учетом высокой стоимости и низкой ценности повторного использования из-за причины, такие как ниже:

• Существует большое количество шаблонного кода, который имеет дело с зависимости от среды, такие как доступ к конфигурации приложения во время выполнения, доступ к хранилищам данных, кеширование и построение со старыми рамки. Большую часть этого шаблонного кода необходимо переписать. Новый инфраструктура для размещения микросервиса сильно отличается от десятилетий старая среда выполнения приложения и потребует совсем другого типа шаблонный код.
• Весьма вероятно, что существующие возможности построены не вокруг четкие концепции предметной области. Это приводит к передаче или хранению данных структуры, которые не отражают новые модели предметной области и требуют переживает большую реструктуризацию.
• Долгоживущий устаревший код, прошедший множество итераций изменение может иметь высокую токсичность кода уровень и низкое значение для повторного использования.

Если возможности не актуальны, согласовать с четкая концепция домена и высокая интеллектуальная собственность, я сильно рекомендую переписать и удалить старый код.

Рисунок 7: Повторное использование и извлечение кода высокого значения с низкая токсичность, перезапись и исключение кода с низким значением с высокой токсичность

Go Macro Сначала, затем Micro

Поиск границ домена в унаследованном монолите - это одновременно искусство и наука. Как правило, применение дизайна на основе предметной области методы поиска ограниченного контекста определение границ микросервисов - хорошее место для начала.Признаюсь, слишком часто я вижу чрезмерное исправление от большого монолита к действительно небольшие сервисы, действительно маленькие сервисы, дизайн которых вдохновлен и мотивирован существующим нормализованным представлением данных. Такой подход к определению границ обслуживания почти всегда приводит к Кембрийский взрыв большого числа анемичных сервисов для ресурсов CRUD. Для многих новичков в микросервисах архитектуры, это создает среду с высоким трением, которая в конечном итоге не проходит проверку независимого выпуска и выполнения услуг.Это создает распределенную систему, которую трудно отладить, распределенную систему это нарушает границы транзакций и, следовательно, трудно сохранять согласованность, система, которая слишком сложна для эксплуатации зрелость организации. Хотя есть некоторые эвристики о том, как "Микро" должно быть микросервисом: размер команды, время переписать сервис, сколько поведения он должен инкапсулировать и т. д. Мой совет что размер зависит от того, сколько услуг обслуживает группа доставки и эксплуатации. может самостоятельно выпустить, контролировать и работать.Начните с более крупных сервисов вокруг логического домена концепции, и разбить сервис на несколько сервисов, когда команды готов к эксплуатации.

Например, в процессе разъединения розничной системы разработчики могут начать с помощью одной услуги "покупка", которая включает в себя как содержание "покупки" сумка », а также возможность покупки сумки для покупок, т. е.« выписка ». Поскольку их способность формировать небольшие команды и выпускать большее количество сервисов растет, тогда они могут отделить «сумку для покупок» от «выписки» на отдельная услуга.

Рисунок 8: Разделение макросервисов вокруг расширенного домена концепции и, когда будут готовы, разбивка услуг на меньшую область концепции

Переход по ступеням атомной эволюции

Идея растворить старый монолит в воздухе путем разделения превратить его в красиво оформленные микросервисы - это своего рода миф и возможно, нежелательно.Любой опытный инженер может поделиться историями о наследии попытки миграции и модернизации, которые были спланированы и инициированы чрезмерный оптимизм в отношении полного завершения, и в лучшем случае от него отказались на хорошем достаточно момента во времени. От долгосрочных планов таких начинаний отказываются из-за изменения условий макроса: у программы заканчиваются деньги, организация сосредотачивается на чем-то другом или на лидерстве в поддержке из него уходит. Так что эта реальность должна быть построена на том, как команды подходят к путь от монолита к микросервисам.Я называю этот подход миграцией в атомарные шаги эволюции архитектуры », где каждый шаг миграция должна приблизить архитектуру к ее целевому состоянию. Каждый единицей эволюции может быть маленький шаг или большой скачок, но она атомарна, либо завершается, либо возвращается. Это особенно важно, поскольку мы применяя итеративный и поэтапный подход к улучшению общего услуги по архитектуре и развязке. Каждое приращение должно оставлять нас в лучшее место с точки зрения архитектурной цели.Используя эволюционная архитектура метафора фитнес-функции, фитнес-функция архитектуры после каждого атомарный шаг миграции должен дать более близкое значение к цель архитектуры.

Позвольте мне проиллюстрировать это на примере. Представьте себе цель микросервисной архитектуры - увеличить скорость разработчиков изменение всей системы для обеспечения ценности. Команда решает выделить аутентификацию конечного пользователя в отдельную службу на основе OAuth 2.0 протокол. Эта услуга предназначена для замены того, как существующее (старой архитектуры) клиентское приложение аутентифицирует конец пользователя, а также микросервисы новой архитектуры проверяют конечного пользователя. Назовем этот шаг в эволюции «Введение службы аутентификации». Один из способов представить новую услугу - выполнить следующие действия. первый:

(1) Создайте службу Auth, реализующую протокол OAuth 2.0.

(2) Добавить новый путь аутентификации в серверной части монолита для вызова Сервис аутентификации для аутентификации конечного пользователя, от имени которого он обработка запроса.

Если команда остановится здесь и перейдет к созданию какой-либо другой службы или особенность, они оставляют общую архитектуру в состоянии повышенной энтропия. В этом состоянии есть два способа аутентификации пользователя: новый OAuth 2.0 и путь на основе пароля / сеанса старого клиента. На это точки, команды на самом деле дальше от их общей цели меняется быстрее. Любой новый разработчик кода монолита должен иметь с двумя путями кода, повышенная когнитивная нагрузка понимания кода, и более медленный процесс его изменения и тестирования.

Вместо этого команда может включить следующие шаги в нашу атомарную единицу эволюция:

(3) Заменить старый пароль клиента / аутентификацию на основе сеанса на OAuth 2.0 путь

(4) Удалите старый путь кода аутентификации из монолита

На данный момент мы можем утверждать, что команды подошли ближе к цели архитектура.

Рисунок 9: Развитие архитектуры в сторону микросервисы с атомарными шагами эволюции архитектуры, где после на каждом этапе общая архитектура улучшается для достижения своей цели даже хотя изменения промежуточного кода могут увести его еще дальше от его фитнес-цель

Атомная единица разложения монолита включает:

• разделить новую услугу
• Перенаправить всех потребителей на новую услугу
• Удалите старый путь кода в монолите.

Анти-шаблон: разделите новую услугу, используйте для новых потребителей и никогда не удаляй старых.

Я часто замечаю, что команды завершают перенос возможности из монолита и претендовать на победу, как только новая способность будет построена без отказавшись от старого пути кода, анти-шаблон, описанный выше. Главный Причинами этого являются (а) акцент на краткосрочные выгоды от внедрения новые возможности и (б) общий объем усилий, необходимых для выхода на пенсию старые реализации, сталкиваясь с конкурирующими приоритетами построения новые возможности.Чтобы поступать правильно, нужно стремиться к сделать атомные шаги как можно меньше.

Переходя на такой подход, мы можем сократить путь до более коротких поездки. Мы можем безопасно остановиться, воскресить и пережить это долгое путешествие, уничтожив монолит.

Монолитная архитектура против микросервисной архитектуры: плюсы, минусы, практическое использование

Существует два основных типа программной архитектуры: монолитная и микросервисная. Последний стал чрезвычайно популярным в последние годы. При этом монолиты все еще есть, и программисты с ними тоже работают. Это означает, что для многих вопрос «монолитная архитектура или микросервисная архитектура» по-прежнему актуален, когда дело касается разработки приложений.

В этой статье мы поможем вам решить, какая архитектура лучше для вашего проекта.Мы рассмотрим микросервисы и монолиты с деловой и технической точек зрения, расскажем об их плюсах и минусах и покажем демонстрационное приложение микросервисов, работающее на Ruby.

Что такое монолитная архитектура?

Начнем с монолитной структуры, поскольку она до сих пор считается традиционным способом создания приложений.

Определение монолитной архитектуры

Схема монолитной архитектуры

Монолитная архитектура - это модель структуры программного обеспечения, которая создается как единое целое со всеми инструментами Rails (ActionMailer, ActiveJob, ActionCable и т. Д.)) могут быть собраны вместе с кодом, который применяется этими инструментами. Инструменты не связаны друг с другом, но и не автономны.

Если изменения требуются внутри одной функции, это повлияет на работу всего процесса и других функций, поскольку они являются частями одного процесса.

Давайте вспомним, что такое Ruby on Rails «из коробки» в целом, что он может предложить, его преимущества и недостатки.

Rails - это фреймворк, который охватывает практически все варианты использования и потребности разработки.Что особенно хорошо, так это то, что с ним легко работать.

Как только вы напишете rails new вы сразу получите новое приложение. Сразу после этого вы можете создать любой REST API, какой захотите, и использовать помощники и генераторы Rails, что делает разработку еще проще.

Вам нужно отправлять электронные письма в приложении Rails? Используйте Rails ActionMailer. Или, может быть, вам придется немного потрудиться? ActiveJob может вам в этом помочь. С Rails 5 вы также сможете использовать веб-сокеты из коробки.Создавать чаты или делать приложение более интерактивным будет легко.

Вы можете использовать все это и даже больше сразу, если используете правильный синтаксис DSL. Вам не обязательно знать все о внутренней реализации этих инструментов, вам достаточно знать, что они работают, считать это DSL и получать ожидаемый результат.

Monolith кажется очень удобной, но о ней нужно знать гораздо больше. Для этого нам необходимо проанализировать его достоинства и недостатки.

Монолитная архитектура против микросервисной архитектуры: преимущества монолитных приложений

Преимущества и недостатки рельсов из коробки

Начнем с положительных сторон любого монолитного приложения. Выгоды:

• Легко разрабатывать благодаря большому разнообразию доступных инструментов, готовых к интеграции в приложения. Простота развертывания, поскольку все действия выполняются одновременно с одним каталогом.
• Быстрая разработка, потому что все эти инструменты Rails требуют минимальных усилий для применения.Монолитная архитектура означает, что вам не нужно думать, как все работает в таких инструментах, как ActiveJob, ActionMailer или ActionCable.

Монолитная архитектура имеет одно главное преимущество - простоту. Благодаря простой структуре нет необходимости выполнять множество сложных операций и дополнительных действий, которые требуются для сложных систем.

Монолитная архитектура против микросервисной архитектуры: недостатки монолитных приложений

Простота - это хорошо, но бывают случаи, когда ее недостаточно, чтобы быть полностью довольным процессом разработки приложения и его результатами.Давайте рассмотрим недостатки монолитного ПО:

• С каждым новым подходом, интегрированным в ваше приложение, у вас появляется все больше и больше зависимостей от внешних библиотек. Ваша кодовая база становится большой. Это усложняет рабочий процесс.

  Что еще более важно, все ваши машины становятся более расточительными с точки зрения мощности и денег. А если ваше монолитное приложение перестает поддерживать, у вас не будет много вариантов, кроме запуска нового приложения с нуля или разложения текущего приложения на микросервисы.

• Каждый инструмент Rails работает по принципу черного ящика. Это характеристика не только Rails, но и любой внешней библиотеки. Это вас не беспокоит, пока ваша задача не станет простой и Rails не позаботится о ней.

  Если задача сложная, будет сложно исправить использование инструмента в соответствии с вашими потребностями и синхронизировать его с исходным кодом. Кроме того, все эти готовые инструменты созданы для того, чтобы охватить все возможные варианты использования, которые могут вам не понадобиться, но у вас нет выбора, чтобы их исключить.

• Монолитные приложения нельзя использовать повторно, потому что они используют готовые инструменты. Вы не сможете просто извлечь функцию и интегрировать ее в другой проект, потому что она зависит от всей экосистемы Rails. Это означает, что он не будет работать вне вашего приложения.

  Хотя принцип шестиугольника не применяется в большинстве случаев, он более гибкий, когда все ваши функции разработаны на его основе и работают как плагины (в конце статьи вы определенно поймете, что под этим подразумевается).

• И последнее, но не менее важное. Каждый инструмент, входящий в состав монолитного приложения, становится частью его экосистемы. Это означает, что в случае сбоя кода этот недопустимый сегмент может негативно повлиять на стабильность работы всего приложения.

  Причины тому могут быть разные. Это может быть синтаксическая ошибка в коде, недопустимые фиксации слияния и даже сбой кода времени выполнения в худшем случае. Вообще говоря, одна маленькая ошибка может дестабилизировать работу всего монолитного приложения и команды, которая его разрабатывает.

Микросервисы против монолита: схема для монолитов

Вся информация о монолитной архитектуре, указанная выше, может быть отображена на схеме.

Плюсы и минусы монолитной архитектуры

Хотя разработка с нуля происходит быстро и легко, с каждой новой функцией ваше монолитное приложение становится больше и тяжелее. Конечно, это отражается на работе всего приложения.

Чтобы понять, какой вариант выигрывает в битве монолитный vs.Архитектура микросервисов, пора проанализировать последнюю.

Что такое архитектура микросервисов?

Микросервисы появились как альтернатива монолитам для решения всех проблем и узких мест, вызванных ограничениями монолитной архитектуры.

Определение микросервисов

[Схема архитектуры микросервисов

Итак, что такое микросервисы в целом? Это автономные процессы, которые служат определенным целям, но у них гораздо меньше ответственности по сравнению с обычными приложениями Rails.В идеале они должны служить только одной цели в соответствии с SRP.

Рассмотрим пример. Как известно, наш мозг состоит из двух полушарий. Левое отвечает за рациональные и логические вещи, а правое полушарие выполняет функции, связанные с творчеством. Они не делегируют друг другу свои задачи, но у них есть каналы связи. Более того, они работают одновременно, и это именно то, что нам нужно. Наша цель - построить архитектуру, в которой микросервисы будут работать одновременно.Я предлагаю вам просмотреть выступление Роба Пайка «Параллелизм - это не параллелизм», если вы еще не видели его.

Мы рассмотрим микросервисы и проектирование архитектуры микросервисов более подробно, когда дело доходит до их практического использования.

Пришло время показать преимущества и недостатки подхода микросервисов.

Монолитная архитектура против микросервисной архитектуры: преимущества микросервисов

Преимущества и недостатки микросервисов

В вопросе монолитного vs.Архитектура микросервисов, последняя имеет множество преимуществ, которые могут легко перевесить преимущества монолитов.

Преимущества микросервисов следующие:

• Мы не просто рассматриваем варианты использования, когда применяем микросервисный подход. Отделяя микросервис от основного приложения и делегируя задачу отдельной службе, мы избавляем наше приложение от потенциально большего и тяжелого. В качестве бонуса вместо одного тяжелого процесса у нас будет несколько процессов с правильным распределением нагрузки на серверы.
• Если часть вашей экосистемы микросервисов становится узким местом, вы можете масштабировать ее по горизонтали независимо от других компонентов приложения. Все, что вам нужно сделать, это организовать правильную связь между этими сервисами. Если вам больше не нужен микросервис, вы можете легко отключить его, не рискуя что-то сломать в основном приложении (в зависимости от вашего типа связи).
• Все микросервисы требуют работы по принципу черного ящика. Тем не менее, вы всегда можете изменить что-то, если необходимо, чтобы избежать накладных расходов.
Архитектурный стиль
• Microservices способствует повторному использованию. Если мы позаботимся о независимости микросервисов от проекта, мы получим автономные микросервисы, которые можно будет использовать в других проектах для аналогичных задач.
• Все микросервисы могут быть полностью автономными. Таким образом, падение одного из них не повлияет на работу основного приложения. Конечно, этот обвал дестабилизирует микросервис, за который он отвечает, но все остальное останется стабильным. Когда микросервисы разделены, тестирование становится проще.Вам не нужно загружать всю систему для запуска модульных тестов микросервиса.

Несмотря на такое количество положительных сторон, микросервисы имеют определенные недостатки. Пришло время рассмотреть их, чтобы понять, являются ли они более значительными, чем их польза.

Монолитная архитектура против микросервисной архитектуры: недостатки микросервисов

Наличие такого количества преимуществ не означает, что архитектура микросервисов - это серебряная пуля. Есть и подводные камни.

Недостатки микросервисов следующие:

• Сложнее развить.Архитектуры микросервисов из коробки, как в Rails, нет. Вам придется самостоятельно построить конвейер: загрузка библиотек, инициализация соединений, экосистема классов и загрузка микросервиса. Вам придется позаботиться о мониторинге, регистрации и отслеживании микросервиса и всей системы в целом, потому что неясно, как это будет работать в производственной среде. Более того, вам нужно будет предоставить систему, которая обеспечит ее отказоустойчивость.
• Уделите больше времени разработке.Вышеупомянутый недостаток, естественно, приводит к гораздо более длительным срокам, чем те, которые требуются для настройки инструментов из коробки.

Микросервисы против монолита: схема для микросервисов

Давайте посмотрим на диаграмму, описывающую соотношение цены и возможностей в отношении микросервисов.

Сравнение соотношения цены и возможностей микросервисов и Rails Out Of The Box

Любой микросервис, который берет на себя некоторые функции из основного приложения, предохраняет его от неизбежного роста и возможности стать неподдерживаемым.

Этот архитектурный стиль требует больших вложений, но в то же время не позволяет пройти точку невозврата. Даже если это каким-то образом произойдет, у вас все равно останется экосистема микросервисов и ее широкие обязанности, а это значит, что нет необходимости разрабатывать все с нуля.

Кроме того, микросервисы могут сэкономить ваше время в будущем при решении задач, которые были выполнены ранее.

Пример микросервисов: практическое использование

Мы не можем сразу приступить к практике и программированию, потому что вопрос построения микросервисов также затрагивает вопрос архитектуры и взаимодействия между микросервисом и основным приложением.Эти моменты более важны, чем код вашего микросервиса. Не забывайте, что это отличается от того, что вы получаете с Rails из коробки.

Теперь ваше приложение состоит из основного приложения, микросервиса и связи между ними. Скорее всего, он будет работать для одного или двух запросов локально, но не будет работать в производственной среде, поэтому вы должны относиться к нему более разумно, чем просто к коду вашего микросервиса и всему, что между ними.

Если у вас нет опыта в этих вопросах, продолжайте читать мои ноу-хау ниже.Вы можете использовать их, пока у вас не появятся собственные приемы и подходы.

: проектирование архитектуры микросервисов и коммуникации между основным приложением и микросервисом

1. Предпочитайте использовать симплексную связь между основным приложением и микросервисом. В противном случае у вас могут возникнуть проблемы с синхронизацией, если некоторые из ваших компонентов в этом конвейере имеют проблемы с производительностью или недоступны для запроса.

Например:

• правильный путь: Главное приложение → микросервис → Сторонний API
• неправильный путь: основное приложение ⇄ микросервис ⇄ сторонний API

2.Лучше выстраивать связь между микросервисом и основным приложением, используя шаблон публикации / подписки, а не шаблон наблюдателя. Помимо шестиугольника, это также может принести параллелизм.

Это уместно, если в нашей архитектуре несколько микросервисов и они не требуют последовательной обработки. Более того, если вы используете прямую связь между основным приложением и микросервисом, микросервис будет доступен через какой-то порт. Вам нужно будет предвидеть его недоступность для внешнего мира (сегодня 2108, и у нас есть Kubernetes, Docker и другие, которые помогут нам в этом, но мы все равно должны быть осторожны).

Если вы выбираете связь через pub / sub (шину сообщений), вам следует вызвать микросервис как процесс-демон, и проблема, упомянутая выше, будет решена сама собой.

Представьте, что у нас есть основное приложение, которое выполняет требуемую функцию, отправляет данные в шину сообщений, и все его слушатели получают их немедленно. Микросервис Websockets, микросервис Mailer, микросервис SMS и другие предполагаемые микросервисы получают эти данные одновременно и обрабатывают их одновременно. Кажется, это более эффективное решение, чем прямое общение между ними, не так ли?

Поток данных в архитектуре микросервисов

А пока наша основная задача - просто построить правильную архитектуру микросервисов, не зависящих друг от друга или от последовательной обработки.Этому есть объяснение в книге Сэма Ньюмана «Создание микросервисов» в главе «Оркестровка против хореографии», где рассматриваются эти две техники.

3. Разложите на микросервис функциональность, которая не требует какого-либо взаимодействия с основным приложением (например, отправитель электронных писем, SMS, push-уведомлений или других запросов к стороннему API). Если вы учли все три пункта, вы должны были получить архитектуру, которая не позволит всему приложению дать сбой, даже если ваш микросервис станет неактивным.

4. Убедитесь, что вы зарегистрировали все места передачи управления, особенно если ваше приложение содержит механизмы оплаты, чтобы иметь возможность восстановить то, что произошло. В этом случае бюджет пользователя накладывает на вас дополнительную ответственность.

Ноу-хау: создание микросервисов

Теперь у вас есть основное приложение и вы знаете, как оно будет взаимодействовать с вашим микросервисом. Если они общаются друг с другом напрямую, вы должны сделать микросервис недоступным для внешнего мира.

Если вы общаетесь через шину сообщений, вы должны вызвать микросервис в качестве процесса-демона, и проблема, упомянутая выше, будет решена сама собой.

Теперь мы можем перейти к процессу построения микросервисов. У него есть свои правила, которым мы должны следовать. Независимо от того, насколько совершенен код вашего микросервиса, вы можете столкнуться с проблемами при поддержке и разработке, если архитектура микросервиса не работает по определенным правилам
.

Следующие правила могут сильно помочь вам с микросервисами:

1.Вы должны делать все сами, потому что у вас нет Rails и архитектуры из коробки, которые можно запустить одной командой. Ваш микросервис должен загружать библиотеки, устанавливать клиентские соединения и иметь возможность освобождать ресурсы, если он перестает работать по какой-либо причине.

Значит, находясь в папке микросервиса и выполнив команду ruby ​​server.rb (файл для запуска микросервиса), мы должны заставить микросервис сделать следующее:

• Загрузить использованные драгоценные камни, библиотеки поставщиков (если используются) и наши собственные библиотеки
• Используйте конфигурацию (зависит от среды) для адаптеров или классов клиентских подключений
• Установите клиентские соединения (здесь подразумеваются постоянные соединения).Поскольку ваш микросервис должен быть готов к любым остановам, вам следует позаботиться о закрытии этих клиентских подключений в такие моменты. EventMachine и его механизм обратного вызова очень помогает в этом.
• После этого ваш микросервис должен быть загружен и готов к работе.

2. Инкапсулируйте связь со службами в адаптеры с абстрактными именами. Мы называем эти адаптеры в зависимости от их роли (PubSub, SMSMessenger, Mailer и т. Д.). Таким образом, мы всегда можем изменить внутреннюю реализацию этих адаптеров, заменив службу, если имена наших классов не зависят от службы.

Например, мы почти всегда используем Redis в нашем приложении с самого начала, поэтому его также можно использовать в качестве шины сообщений, так что нам не нужно интегрировать какие-либо другие службы. Однако по мере роста приложений мы должны думать о таких решениях, как RabbitMQ, которые больше подходят для таких случаев, как наш.

Также проверьте, свободны ли абстрактные имена для ваших адаптеров и не используются ли они в каких-либо активных гемах или библиотеках поставщиков.

3. Если ваш код спроектирован таким образом, что ваши классы связаны друг с другом, делайте это в соответствии с принципом инверсии зависимостей. Это поможет вашему коду избежать проблем с загрузкой библиотеки.

4. Разработайте свои адаптеры для загрузки конфигураций из среды (согласно [12factor] (https://12factor.net/config)). Если вы предпочитаете использовать файлы yml для переменных env, вы можете более четко разложить свои обязанности в соответствии с именем yml.Взгляните на пример yml для настройки адаптера для доставки SMS-сообщений (Twilio в нашем случае):

FAQ: Есть ли у Monolithic сертификаты или одобрения?

1) Купол «стандартного плана», сертифицированный LEED?

Стандартного плана LEED не существует. Каждое здание должно быть оценено для каждого участка земли. Например, предыдущее использование земли является частью оценки.

2) Письмо FEMA, в котором говорится, что они одобряют купола для убежищ, защищенных от стихийных бедствий?

Письмо одобрения FEMA невозможно, потому что каждый монолитный купол должен быть спроектирован для конкретного использования.Но в качестве доказательства мы построили несколько куполов, спроектированных и построенных как убежища от торнадо в разных штатах, на которые FEMA предоставило до 90% финансирования.

3) Лаборатория испытаний на землетрясение, где купол проходит испытания на вибрацию / сотрясение?

Когда я спросил профессора, отвечающего за лабораторию землетрясений в Университете Невады в Рино, не хочет ли он протестировать один из наших образцов куполов, он сказал, что это будет пустой тратой времени, потому что, по определению, монолитные купола таковы: сейсмостойкость »/ темы / преимущества - живучесть здания.Это вам скажет любой инженер-строитель. Моментных связей нет. И у нас было несколько куполов , испытанных при реальных землетрясениях, включая прямое попадание в один на Тайване, где обрушились здания по обеим сторонам купола. Фотографии Гаитянского королевского дворца после землетрясений показывают, что два купола на крыше обрушились как одно целое, и они были нигде не такими прочными, как монолитный купол.

4) Испытание купола в аэродинамической трубе на ураган / торнадо в университете или лаборатории путем выстрела в него из 2X4 (и, возможно, нескольких пуль другого калибра) под разными углами?

Были проведены сотни испытаний с выстрелами из 2X4 в плоские вертикальные стены из бетона.4-дюймовая усиленная стена проходит, так что же можно получить, стреляя 2X4 в 4-дюймовую изогнутую стену, которая явно намного прочнее? На нашем сайте вы можете увидеть, где мы снимали купола. Вы можете увидеть, где один был разбомблен в Ираке, а другой много раз стрелял.

5) Независимая проверка изоляционных свойств оболочки MD по сравнению с деревянной стеной с розовым ватином внутри (сторонний анализ на бумаге со значением R от DS)?

Тридцать пять лет назад тест R мог что-то сделать.Но у нас слишком много зданий, показывающих наши сбережения, чтобы вступить в битву за R. Если вам действительно интересно, легко найти множество подтверждений тому, что мы говорим. И они из независимых лабораторий. Доказательство тому - пудинг, и любой из наших клиентов скажет вам, что наши здания будут делать то, что мы говорим. Зайдите на наш сайт и посмотрите термографы.

6) Рейтинг огнестойкости MD снаряда внутри и снаружи?

Существуют сотни сторонних рейтингов огнестойкости бетона.Зачем нам вообще рассматривать другой?

7) Рекомендации медицинских экспертов по контролю влажности в MD?

Контроль влажности - это функция инженера HVAC. У нас это под контролем. Мы также добиваемся реальных успехов, используя вентиляторы с рекуперацией энергии, которые каждый строитель должен использовать в большинстве зданий.

8) Звуковая лабораторная проверка вопросов звукоизоляции и внутреннего отражения?

Звуковые лаборатории не могут сильно помочь.Это работа инженера-акустика, и у многих все хорошо. Некоторые из них лучше, чем другие, и требуют больших затрат. Большая проблема в том, что у некоторых объектов нет бюджета, чтобы должным образом позаботиться об акустике, хотя это и не является большой проблемой.

9) Статья Consumer Reports о претензиях на стоимость купола по сравнению с другими методами строительства?

Я не знаю, как получить более качественные отчеты о потребителях, чем то, что мы делаем. Если у вас есть ответ, мы хотели бы его услышать. Мы были на нескольких национальных телешоу с положительными результатами.

Анализ продольного изгиба железобетонных куполов - таблица Excel

Теория устойчивости, использованная в таблице:

Все расчеты в этой таблице производятся в соответствии с теорией из книги Л. Коллара и Э. Дулацки «Устойчивость гильз для инженеров».

Первый фактор, который учитывают Коллар и Дулацска, состоит в том, что материалы оболочек эластичны максимум только до определенного предела; после этого они становятся пластичными («физическая нелинейность»). Из-за сложности проблем продольного изгиба оболочки было сделано лишь несколько попыток теоретически оценить эффекты пластического поведения.Следовательно, они используют простой приближенный метод, который корректирует результаты теории упругой устойчивости, принимая во внимание эффекты пластического поведения материала.

Ползучесть материалов также существенно снижает критическую нагрузку на оболочки. В связи с трудностями, аналогичными тем, которые связаны с пластичностью, это учитывают лишь приблизительно.

Трещины, возникающие в бетоне, значительно снижают жесткость железобетонных оболочек по сравнению с участком без трещин, поэтому они также снижают интенсивность критической нагрузки.Коллар и Дулакска показывают, как можно учесть этот эффект жесткости трещин (вместе с усиливающим эффектом).

Также кратко рассматривается экспериментальное определение критической нагрузки.

Наконец, исследуются все обстоятельства (поведение оболочки после потери устойчивости и т. Д.), Определяющие подходящую величину коэффициента запаса прочности.

Деформационные свойства материала железобетонных оболочек, которые необходимы для анализа продольного изгиба, нельзя определить так же просто, как для других материалов, потому что деформация зависит от трещин, арматуры и ползучести бетона, так что она становится нелинейной функцией нагрузки.

В целом железобетон отличается от упругого однородного материала следующим образом:

1. Зона сжатого бетона сползает;
2. Бетон и арматура обладают упругопластическими свойствами;
3. Зона растяжения трещин в бетоне, жесткость поперечного сечения падает, а положение, количество и качество арматуры играет важную роль.

О таблице:

Эту таблицу можно использовать как в английских единицах, так и в единицах СИ.

Ввод:

Я выделил синим цветом ячейки, требующие ввода. Их:

• Количество слоев арматуры

• Отношение эксцентриситета сжимающей силы, относящейся к начальному дефекту, к начальной амплитуде дефекта, c.

Примечание: c всегда будет 0,67 для куполов.

• Переменная a. Эта переменная отражает влияние точности метода эрекции.

Используйте a = 1 для железобетонных оболочек с жесткой опалубкой, а для раздвижной опалубки можно взять a = 6.

Выход:

Коэффициент безопасности k выделен желтым цветом в конце таблицы.

Примечание. Критические нагрузки нескольких возведенных больших железобетонных куполов были определены в книге Коллара и Дулацки. Данные показали, что большинство конструкций имеют коэффициент запаса прочности больше двух.Два купола показали коэффициент безопасности несколько ниже, чем два, а один показал коэффициент безопасности ниже одного. Эта последняя структура фактически рухнула. В целом, по их утверждению, коэффициент запаса прочности от 2,5 до 3,5 представляется реалистичным для оболочек с уменьшающейся несущей способностью после продольного изгиба.

Ссылка на электронную таблицу:

Щелкните ссылку ниже, и вы сможете загрузить электронную таблицу. Я написал электронную таблицу в Open Office, но связанная версия сохранена в формате Excel.Его можно открыть в любой программе.

АНАЛИЗ ИЗВЕРСТИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КУПОК - Таблица Excel, Нанетт Саут Кларк

Примечание. Это интеллектуальная собственность Nanette South Clark, которой бесплатно делятся. Обращайтесь к этой таблице с должным уважением.

Точность результатов, полученных с использованием этой таблицы, никоим образом не гарантируется.

Пожалуйста, проверьте все расчеты.Если вы обнаружите ошибку или у вас есть предложения по улучшению, напишите мне по адресу [email protected] Спасибо!

уроков, извлеченных монолитом в наружных покрытиях

Примечание редактора: моноформная грунтовка теперь продается как Bayblock Prime FR.

Почему из Monolithic Airform получается лучшая кровельная мембрана

История

Когда мы построили первые монолитные купола, Airforms казались ужасно дорогими. Мы решили использовать Airform как инструмент, а не как постоянную часть здания. Мы надували Airform, распыляли на нижнюю часть три дюйма полиуретановой пены, связывали арматуру, распыляли бетон, снимали Airform и покрывали наружную пену кровельным покрытием.

Кровельные покрытия сами по себе важны, но это просто способ защиты пенопласта от разрушающего солнечного света. Существуют буквально тысячи кровельных покрытий, большинство из которых имеют очень короткий срок службы. Каждый раз, когда выходит из строя кровельное покрытие, начинаются проблемы.

Более 50% жалоб собственников на здания связаны с протекающими крышами. Крайне важно построить крышу таким образом, чтобы она не протекала. Покрытия не должны разрушаться и оставлять уретан незащищенным.

Ранние монолитные купола были покрыты с использованием различных материалов, таких как штукатурка, акриловые эластомеры, эластомеры бутилкаучука и уретановые эластомеры.Я был настолько параноиком насчет того, чтобы вандалы повредили пену снаружи, что для первых нескольких куполов мы обрызгали нижнюю часть экстерьера на десять футов двумя дюймами бетона. Из всех описанных выше экспериментов я извлек много ценных уроков.

Урок №1: Праймеры на воздушной форме

Если вы хотите, чтобы на Airform что-то приклеилось, вам понадобится грунтовка! Праймер выполняет две функции. Во-первых, он фиксирует пластификаторы в Airform. Airform изготовлен из твердого ПВХ.Добавлены химические вещества, чтобы сделать его гибким. Со временем эти добавки высыхают или мигрируют из ткани. Эта миграция может повредить покрытие и сократить срок службы Airform.

Во-вторых, грунтовка действует как клей, обеспечивая сцепление покрытия или уретановой пены с Airform. Абсолютно необходимо предварительно обработать воздушную форму Monoform Primer! Его можно наносить безвоздушным краскораспылителем или катать по внешней или внутренней поверхности Airform. Все, что нужно, - это тонкий слой (300+ SF на галлон).Перед нанесением следующего покрытия дайте грунтовке полностью высохнуть.

Грунтовка не требуется под металлическую обшивку или цепную оболочку.

ПРИМЕЧАНИЕ. Некоторые покрытия на уретановой основе можно использовать на внешней поверхности Airform без грунтовки.

Урок № 2: Паровой двигатель и волдыри

После удаления Airform большинство покрытий на внешней стороне пенополиуретана не прослужат более пяти лет. По мере разрушения покрытия солнечный свет выталкивает пар в пену.Пар конденсируется в структуре пены, затем расширяется под воздействием солнечного света и образует пузыри. Поскольку количество волдырей растет, с ними становится практически невозможно бороться. Со временем пена и покрытия полностью разрушаются, и купол протекает.

Урок № 3: Покрытия

Есть покрытия, которые прослужат много лет, но если их использовать на куполе без Airform, они могут быть очень дорогими. В конечном итоге и во всех случаях покрытия, которые выдерживают давление пара, солнечный свет и использование в реальных условиях, будут стоить гораздо дороже, чем просто оставить Airform включенной.Удачные покрытия, как правило, представляют собой двухкомпонентные уретаны, которые дорого покупать и наносить. Однако они действительно работают.

Урок №4: Нанесение покрытия на Airform

Эластомерное покрытие - Чрезвычайно легко и недорого «окрасить» эластомерное покрытие на внешнюю поверхность Airform. Эластомерное покрытие - это эластичная краска. Есть много составов, одни лучше других.

Проще говоря, это покрытие «краской» снаружи, которое заменяет сгоревший на солнце пластик.Покрытие можно раскрасить и создать новую поверхность.

Как правило, достаточно одного галлона на 100 квадратных футов, если ткань-основа не оставлялась слишком долго. Перед нанесением покрытия необходимо нанести на Airform грунтовку. Блокирует пластификаторы Airform и обеспечивает адгезию покрытия.

Акриловая штукатурка - Еще один хороший вариант покрытия. Выбранный продукт должен быть рассчитан не только на вертикальные поверхности. Преимущество большинства в том, что они толстые.Морщины можно «разгладить» перед нанесением, в результате чего останется очень ровная штукатурка.

Штукатурку можно наносить валиком, кистью, ракелем, бункером для гипсокартона, песочным насосом и др. Акриловую лепнину можно наносить сразу после отделки купола. Краситель можно смешивать со многими из этих штукатурок, чтобы получить различные поверхности. Они могут быть сильно текстурированными. Опять же, следует использовать грунтовку Monoform Primer для фиксации пластификатора и обеспечения адгезии.

Тогда возникает вопрос: дешевле ли снять Airform и нанести покрытие, которое стоит столько же или больше, чем Airform, чтобы мы могли сохранить Airform для дополнительного использования, или - экономичнее оставить Airform включенным?

Урок 5: Повреждение воздушной формы

Многократное использование Airform повреждает его.Полиуретан, прикрепляясь к нижней части Airform, вытягивает часть пластификаторов из ткани. После нескольких использований Airform становится очень хрупким, подверженным разрывам и с ним очень трудно работать.

Мы построили целых двадцать зданий с одним Airform, но в конце двадцати зданий Airform был снят. Поскольку Airform деградирует от многократного использования, его использование становится более рискованным, и у него больше шансов разделиться.

Урок № 6: Разделение формы

Примерно в это время кто-то сказал: «Давайте использовать смазку для пресс-формы на Airform, и тогда она легко отклеится.Суть в том, что если он отслоится до того, как структура будет завершена, вы, вероятно, кого-нибудь убьете. Воздушная форма должна быть постоянно прикреплена прочно, иначе конструкция обрушится внутри воздушной формы.

Это один из самых больших моих опасений по поводу конструкции EcoShell II. Airform может высвободиться до завершения строительства. Это означает, что для обеспечения адгезии к Airform в процессе строительства необходимо использовать очень хороший клей / грунтовку. Затем, когда Airform отклеивается, связь между грунтовкой и Airform нарушается.Сколько повреждений нанесено Airform, пока неизвестно. Это определенно наносит ущерб. Позволит ли это нам использовать Airform 100 раз? Я не уверен. Может. Может быть, намного меньше.

EcoShell I Airform не придерживается торкретбетона; поэтому он падает в салон с очень небольшим напряжением. Вот почему мы можем легко получить 100 применений EcoShell I Airform.

Урок № 7: Хранение воздушной формы

Мы сняли Airform с первых 100 построенных нами куполов.Удивительно, сколько раз мы хранили Airform и никогда не использовали его снова. Хранение Airform становится проблемой. Airform никогда не складывается в красивую маленькую аккуратную упаковку, как когда она была новой, поэтому мы получаем огромную Airform, хранящуюся где-то, где она может обгореть или куда могут попасть грызуны. Он также может быть поврежден при обращении, не говоря уже о капитальных затратах на хранение Airforms.

Итак, напомним, Airforms можно использовать несколько раз, но хорошие покрытия стоят столько же, сколько Airforms, поэтому мы заканчиваем Airform, за которые мы заплатили в дополнение к стоимости покрытия.Фактически, мы удвоили нашу внешнюю стоимость, потому что мы пытались сохранить Airform для второго, третьего, четвертого или десятого использования. Если мы не сможем найти эти десять применений, мы обязательно вернемся назад.

Урок № 8: Металлическая облицовка

За то время, когда мы изъяли Airforms для повторного использования, мы испробовали множество различных покрытий. Мы использовали асфальтовые эмульсии, акриловые эластомеры и многое другое. Мы облили нижние десять футов купола двумя дюймами бетона, чтобы защитить купол от вандалов.

За десять лет все эти покрытия, кроме некоторых, вышли из строя. Были очевидны пузыри и проблемы с пеной. Эти клиенты обращались к нам за решением проблем с кровлей. Вспенивание или покрытие разрушенной кровли из пенопласта повсюду написано семенами бедствия. Вода обычно задерживается в разрушенной кровле из-за пара. Если мы накроем его новой крышей, вода окажется в ловушке. Он расширяется, создавая новые пузыри. Какой бардак!

Для решения этой проблемы мы разработали метод использования металлической облицовки снаружи.Металлическая облицовка защищает пену от солнечных лучей, защищает здание от дождя, но позволяет влаге под металлической черепицей выходить, поскольку воздух может перемещаться под черепицей и уносить водяной пар. Это единственный найденный нами успешный метод ремонта провалившейся кровли из пенопласта. Металлическая облицовка придает конструкции особый вид. Во многих случаях это хорошее решение. Помните, грунтовка под металлическую обшивку не нужна.

Урок № 9: Удаление бетона с внешней стороны купола, с которого была удалена Airform

Удаление бетона, нанесенного непосредственно на пену, стало еще одним сюрпризом.Бетон снаружи движется с совершенно иной скоростью, чем бетон внутри. Внутренний бетон изолирован от реального мира; поэтому он остается неизменным по температуре и размеру.

Внешний бетон, однако, не имеет термической защиты, поэтому он расширяется, сжимается и серьезно перемещается. Он переходит из лета в зиму и из морозов в оттепели. Когда бетон наносится непосредственно на уретановую пену, он прочно сцепляется с уретаном, растрескивается и распространяет эти трещины через пену на бетонную оболочку ниже.Как только эти трещины возникают, начинается утечка.

Произойдет ли это в тропиках? Я не уверен, потому что я не опрыскивал внешние здания в тропиках. Я окрасил здания на юг, вплоть до Талсы, Оклахома. В этом случае бетон стал причиной разрушения пенопласта под ним, а затем здание протекло.

Можно ли этого избежать с помощью покрытия под бетоном поверх пенопласта? Возможно, если бы это было очень хорошее покрытие. Асфальтовая эмульсия, которую мы использовали на некоторых зданиях, не работала; акриловые краски, использованные в других зданиях, не работали.Может быть, сработал бы хороший уретановый эластомер, но он стоит дорого.

Урок № 10: Форма воздуха как пароизоляция

Следующий сюрприз случился, когда мы сняли бетон с нижней части куполов. Пенополиуретан пропитывали водой. Пенополиуретан трудно пропитать. Свободная вода не попадает в уретан. Только водяной пар насыщает уретан. Есть условие, которое создается наружным покрытием из бетона, когда вода, которая попадает за ним, приводится в действие давлением солнца, которое создает паровой двигатель и загоняет воду в пену.

Речь не идет о небольших количествах воды. Когда мы использовали экскаватор для снятия этого бетона, мы обнаружили насыщенную пену. Когда экскаватор сжимал уретан, он выделял большое количество воды. Любой блок уретана можно было сжать, и вода вылилась, как если бы выжимали из губки. Эта вода может попасть только через паровой двигатель.

Вы можете поместить кусок уретана в воду и держать его там годами, и он не впитает достаточно воды, чтобы его можно было измерить. У меня есть блок уретана в контейнере с водой, который я хранил там с 1970 года.Он не впитал влагу, которую можно обнаружить. Таким образом, мы узнали, что бетон поверх пены не защитит пену от пара. Для защиты пены требуется пароизоляция, такая как Airform.

Урок № 11: Цепная оболочка, армирование цепями и штукатурка

Чтобы обеспечить работоспособность внешнего покрытия из бетона поверх уретана, между ними должно быть покрытие, которое защищает уретан от пара. Мы не знаем ничего, что работало бы лучше, чем Airform.Он способен противостоять движению наружного бетона. Не важно, чтобы внешний бетон прилегал к нему. Таким образом, бетон может прогибаться и брать, не повреждая пену под ним. Торкрет-бетон - отличное внешнее покрытие поверх Airform, если в него встроено сетчатое ограждение.

Часто у нас есть люди, которые предлагают использовать проволочную сетку для внешнего армирования. Куриная проволока была бы замечательной, если бы она аккуратно оборачивалась вокруг мяча, но это не так.

Ограждение из рабицы образует до купола.Он сделан из оцинкованной стали, поэтому не ржавеет. Забор из сетки рабицы обеспечивает ровно столько арматуры, чтобы предотвратить любое грубое движение наружного бетона. Бетон снаружи будет расширяться, сжиматься и трескаться. У него нет выбора. Он лежит на недвижимом объекте - Монолитном куполе.

Итак, как нам нанести наружный бетон, чтобы он не выглядел как потрескавшийся беспорядок через несколько лет? Штукатурка используется уже много лет. Аппликаторы для штукатурки узнали несколько вещей на собственном опыте.Во-первых, бетонные трещины. Наносить его нужно слоями. Помните, что грунтовка под оболочку цепи не требуется.

Стандартная штукатурка выполняется путем нанесения царапин, коричневого покрытия и финишного покрытия. Покрытие с царапинами составляет примерно 2/3 толщины и остается шероховатым (часто царапается до очень грубого) и остается в покое в течение трех-шести недель, чтобы дать ему затвердеть и потрескаться.

Затем поверх царапин наносится коричневый слой. Он составляет примерно треть общей толщины.Он заполняет трещины, оставшиеся на покрытии царапины. Его тоже оставляют на три-шесть недель. Коричневый слой также трескается, но, поскольку он покрывает гораздо более прочный слой царапин, трещины обычно намного меньше. После затвердевания коричневого покрытия появляется больше трещин, но меньшего размера.

После отверждения в течение трех-шести недель поверх коричневого покрытия наносится финишный слой. В этом случае на финишном слое появятся более мелкие трещинки, которые едва заметны. В финишном слое может быть смешанный с ним акрил, чтобы минимизировать окончательные трещины.Вышеупомянутый метод - лучший метод нанесения бетона на внешнюю поверхность Airform.

Зачем вообще нужно наносить бетон на внешнюю поверхность Airform? Создает постоянный внешний вид. Оно стоит немного дороже, чем акриловое покрытие, но выдержит гораздо большие физические повреждения, в том числе серьезный пожар и жестокое обращение с физическими объектами, такими как очень большие градовые камни.

Урок № 12: Керамическая плитка и разные покрытия

Керамическая плитка уже много лет используется в качестве наружного покрытия для различных зданий и многих мечетей по всему миру.Ключевым моментом здесь является установка керамической плитки до того, как Airform столкнется с проблемами, поскольку плитка становится более сцепляемой из-за прочности Airform.

Другая эффективная защита купола - кирпич, другая искусственная плитка или бетонная плитка.

Камень - хороший неабляционный материал. Флагшток был использован на нескольких монолитных куполах. Хотя мы видели удовлетворительные работы, когда камень был уложен прямо напротив самой Airform, мы предлагаем покрыть купол сеткой и слоем бетона перед установкой плит.

Урок № 13: Монолитные купола против EcoShell и сэндвичей из бетона / пены / бетона

Во время семинаров по MDI мы обсуждаем текущее состояние строительства. У нас нет времени обсуждать все тупики и способы делать то, что мы пробовали, но не сработало. Часто энтузиасты купола думают, что мы просто не подумали об этой «новой идее». Это не так; мы, вероятно, подумали и попробовали «новую идею», но отвергли ее просто потому, что она просто не сработала.

Многие люди говорят со мной о надувании Airform и нанесении слоя бетона внутри, аналогично конструкции EcoShell, затем нанесении слоя уретана, а затем еще одного слоя железобетона, чтобы обеспечить реальную структуру монолитного купола.Итак, мы получили этот бетонный бутерброд. Затем они хотят очистить Airform снаружи и использовать повторно. Я говорю нет! Причины отказа изложены выше.

Номер 1 - Прилипание слоя бетона к Airform намного сложнее, чем уретановое, и в холодную погоду это просто исключено.

Номер 2 - У нас есть сэндвич бетон-пенобетон, который предназначен для растрескивания и протекания. Защита уретана от пара снаружи отсутствует.Здание, по нашему опыту, протечет. Вне всяких сомнений - никаких! Он может не протекать в первый год или даже первые десять лет, но в конечном итоге треснет и протечет.

Здание таким образом создает более гладкий внешний вид - это естественно. Однако большинство наших клиентов предпочитают имитацию лепнины. Наконец, создание такого способа стоит дороже, так зачем же вообще пытаться использовать некачественный метод, который проверялся, проверяли и экспериментировали на протяжении многих лет, и в результате получается продукт худшего качества?

Превращение EcoShell в монолитный купол обойдется дороже и создаст больше проблем, чем решит.

Итог

Не очищайте Airform. Он защищает пену от пара и элементов. Вымойте его, чтобы он выглядел новым.

Как построить монолитный купол

строятся по запатентованному методу, для которого требуются прочная надувная форма Airform, железобетон и изоляция из пенополиуретана. Каждый из этих ингредиентов используется определенным образом.

Шаг первый:

Монолитный купол начинается с бетонного кольцевого фундамента, армированного стальной арматурой. Вертикальные стальные стержни, встроенные в кольцо, позже прикреплены к стальной арматуре самого купола.Маленькие купола могут использовать интегрированный фундамент пола / кольца. В противном случае пол заливают после достройки купола.

Шаг второй:

Airform, изготовленный по форме и размеру, помещается на основание кольца. С помощью нагнетательных вентиляторов он надувается, и Airform создает форму завершаемой конструкции. Вентиляторы работают по всей конструкции купола.

Шаг третий:

Пенополиуретан нанесен на внутреннюю поверхность Airform. Вход в воздушную структуру осуществляется через двухстворчатый воздушный шлюз, который поддерживает давление воздуха внутри на постоянном уровне.Наносится примерно три дюйма пены. Пена также является основой для крепления стальной арматурной арматуры.

Шаг четвертый:

Стальная арматурная арматура крепится к пенопласту с помощью специально разработанной схемы из обруча (горизонтального) и вертикального стального стержня. Маленькие купола нуждаются в стержнях малого диаметра с большим интервалом. Для больших куполов требуются стержни большего размера с меньшим расстоянием между ними.

Шаг пятый:

Торкрет-бетон - специальная бетонная смесь для распыления - наносится на внутреннюю поверхность купола.Стальная арматура заделывается в бетон, и после нанесения примерно трех дюймов торкретбетона монолитный купол готов. После застывания бетона нагнетательные вентиляторы отключаются.

Смотрите также

• 
  Какой лак для паркета хороший
• 
  Парник своими руками построить
• 
  Полисатин что это за ткань
• 
  Количество досок на каркасный дом
• 
  Размеры фасонных частей канализации из пвх
• 
  Зимний дом из чего строить лучше
• 
  Норма расхода цемента на 1 м2 штукатурки
• 
  Станок рейсмусовый что это такое
• 
  Ванна размеры и форма
• 
  Бортики для кроватки своими руками
• 
  Подвесы для профиля размеры