Фиксация верхней арматуры: Фиксаторы для арматуры – что это такое, как они работают и каких видов бывают?

Лягушки и поддерживающие каркасы – что выбрать согласно нормативным требованиям

Архив рассылки «Непрошеные советы» для начинающих проектировщиков. Выпуск № 13.

Доброе утро!

В заключительной части трилогии, посвященной гладкой арматуре, я хочу поговорить о стальных фиксаторах арматуры – гнутых или сварных элементах, которые обеспечивают проектное положение арматуры.

Проектировщик может красиво нарисовать верхнюю и нижнюю арматуру в плите, но в воздухе она не зависнет – нужно заказать в проекте поддерживающие элементы – гнутые «лягушки» или сварные каркасы. Почему это должен делать конструктор? Во-первых, есть четкое указание в СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции» п. 5.49: «Соответствие расположения арматуры ее проектному положению должно обеспечиваться специальными мероприятиями (установкой пластмассовых фиксаторов, шайб из мелкозернистого бетона и т.п.)», а раз написано в СНиП, то проектировщик должен позаботиться об этом в проекте. Во-вторых, кто, как не проектировщик, знает, какие поддерживающие элементы надежно закрепят каркас в проектном положении? Если отдать выбор на волю строителей, то они в плите толщиной 800 мм верхнюю арматуру поддержать гнутыми «лягушками» из шестерки или вообще подвязанными вертикальными стержнями (примеры привожу из жизни). И куда съедет эта арматура при бетонировании, никто спрогнозировать не сможет.

Итак, поговорим о стальных фиксаторах в железобетонных плитах.

Если толщина плиты 200 мм и менее, верхнюю вязаную сетку в ней отлично поддержат фиксаторы, которые строители любовно прозвали «лягушки», «жабки» и т.п.

Изготавливаются эти элементы из гладкой восьмерки или десятки и устанавливаются с шагом 600 мм в шахматном порядке – этого достаточно, чтобы поддержать не дать прогнуться верхней сетке даже из арматуры самого малого диаметра. Размеры такой «лягушки» обычно следующие:

• длина нижних отгибов равна 1,5 шага нижней арматуры плюс 15-20 мм – тогда «лягушку» можно четко зафиксировать, подогнув под стержень рабочей арматуры, как это показано на рисунке выше. Следует заметить, что строители часто не заводят концы «лягушек» под стержни сетки, а просто кладут ее поверх сетки  и фиксируют вязальной проволокой. При такой схеме разница в длине вертикальной части лягушки будет заметной – это видно из рисунка ниже.

А так как «лягушка» из десятки – это очень жесткий элемент, вручную его не подогнешь, то размеры и эскиз «лягушки» должны четко оговариваться в проекте. Допустим, на рисунке показана плита толщиной 180 мм, армированная двенадцаткой. При этом разница в вертикальной части лягушки составила 10 мм (синяя – короче на 10 мм, чем розовая). Допустим, вы учитывали в проекте «розовый» вариант, а строители выбрали «синий», в таком случае верхняя сетка окажется на 10 мм выше проектного положения, и защитного слоя ей явно будет маловато.

Я привожу эти примеры для того, чтобы вы сами для себя взвесили и выбрали, насколько четко и подробно прорисовывать в проекте фиксаторы, чтобы в итоге строители не насамовольничали и не пришли спрашивать, а что теперь с этим делать? Только если в проекте дана исчерпывающая информация, строитель не скинет вину с себя на проектировщика.

• длина вертикальной части лягушки должна быть четко посчитана в зависимости от положения стержней арматуры, чтобы обеспечить защитный слой для верхней арматуры. Даже направление стержней арматуры значительно влияет на высоту «лягушки» — см. рисунок:

• ширина верхней полочки «лягушки» обычно берется 200 мм: если меньше, то сложнее гнуть; если больше – нет смысла.

В итоге, по сетке, опирающейся на правильно изготовленные фиксаторы, спокойно ходят арматурщики – без страха сломать ноги (а это очень важно), и бетон не нарушит ее положения.

Если толщина плиты от 200 до 500 мм, следует использовать сварные поддерживающие каркасы в виде двух лесенок, которые кладутся друг на друга и образовывают устойчивую поддерживающую конструкцию (см. рис. 44 руководства по конструированию).

Эти лесенки изготавливаются из гладкой десятки и устанавливаются под углом к вертикальной оси в 30 градусов. Сварка в данном случае может быть не контактная, а ручная дуговая, т. к. эта арматура работает одноразово – на периоде монтажа, и рабочей арматурой не является. Шаг поперечных стержней в каркасе обычно берется 300мм. Длина лесенок обычно берется от 1 до 2 м – здесь главный фактор – удобство для строителя.

При разработке каркаса важно правильно высчитать его высоту и на каком расстоянии от края привариваются продольные стержни – именно на них будет опираться арматура. Каркас ставится прямо на опалубку, наклоняется, и на него опирается еще один каркас – в итоге получается устойчивый треугольник (это видно из рисунка):

Второй вариант каркасов в толстых плитах – это те же лесенки, только согнутые в плане в треугольник. Они устойчивые, и с ними намного проще четко уложить верхнюю сетку на требуемой высоте – так, как задано в проекте. Обратите внимание, на рисунке сверху дан разрез плиты, а снизу – план, почему-то для многих этот рисунок в руководстве оказывается ребусом.

Такие каркасы очень удобно размещать в ленте (как на рисунке) и в плите. Главное – определиться с их шагом. Вообще, шаг любых поддерживающих каркасов рассчитывается из условия, чтобы не прогибалась арматура верхней сетки под весом человека и под массой льющегося бетона. Поэтому шаг напрямую зависит от диаметра стержней верхней сетки. Подобрать его можно по рисунку 122 руководства.

Вот так можно располагать эти каркасы в плане: слева — в плите, справа — в ленте.

О поддерживающей арматуре на сегодня все.

Удачного Вам проектирования!

С уважением, Ирина.

пример, чертежи, правила и частые ошибки

Содержание статьи

• 1 Принцип работы арматуры в перекрытии
• 2 Пошаговая инструкция
  • 2.1 Подготовка
  • 2.2 Укладка армокаркаса
• 3 Пример армирования плиты перекрытия дома 6 х 6 м
• 4 Примеры чертежей
• 5 Типичные ошибки армирования плиты перекрытия
  • 5.1 Проект армирования плиты перекрытия
  • 5.2 Брак при изготовлении
  • 5.3 Методы контроля
• 6 Практические рекомендации

Использование технологий армирования для монолитных плит перекрытий в малоэтажном жилищном строительстве – обязательное условие. Бетон и металл в монолитных конструкциях взаимно дополняют друг друга. Бетон защищает арматурные стержни и обеспечивает прочную поверхность перекрытия. Арматура принимает конструктивные нагрузки и защищает бетонный слой от разрушения.

В итоге строение получает прочное и долговечное перекрытие. Для усиления его прочности и устойчивости, помимо опорной арматуры в конструкции предусмотрен венец, соединяющий устраиваемый каркас с концами арматуры стен, колонн, балок, пилонов.

В армировании применяются металлические пруты диаметром 6-25 мм из гладкой (АI) или ребристой (АIII) стали. Конкретные параметры указываются в чертежах, схемах и спецификациях армирования.

Принцип работы арматуры в перекрытии

Монолитные конструкции наиболее часто применяются в устройстве различного рода балок. Перекрытие – это та же балка, но более широкая и тонкая. Расчёт такой конструкции осуществляется в сечении по заданному пролёту. Верхняя часть плиты в пролёте сжимается. Нижняя часть растягивается. Воспринимающий нагрузку нижний армирующий стержень не позволяет плите разрушиться. Над опорами всё работает наоборот. Если опирание плиты на опоры не защемляется, то растяжение над ней незначительное.

Задача проектировщиков и исполнителей армирования плиты перекрытия: вовлечение в работу большей части конструкции для обеспечения  противодействия малейшей деформации. Это общий упрощённый принцип работы армокаркаса в монолитном перекрытии. Иногда простого понимания этого принципа достаточно для качественного изготовления каркаса перекрытия в небольшом частном доме.

Пошаговая инструкция

Подготовка

Начальный этап – осмотр арматуры перед приобретением. Обычно она уложена в пачки с товарными бирками. На них указывается марка, вес и диаметр, номер партии, плавка и другие данные. В случае, когда материал приобретается без наличия проекта, нужное количество металла приобретается по весу из расчёта 80-100 кг на кубический метр монолитного перекрытия.

В процессе работы обязательно будут отходы, останутся обрезки, поэтому материал приобретается с запасом примерно в 10%. Если по каким-то соображениям планируется использовать арматуры больше указанной нормы, то это предполагает избыточность, нерациональность армирования плиты.

Стержни должны быть ровными, без явных изломов и замятий, без выраженных проявлений ржавчины в виде «хлопьев», небольшой налет ржавчины допустим.

В состав каркаса входят продольные и поперечные стержни, изделия специального назначения. Наиболее эффективно арматура работает при оптимальном расположении верхней и нижней сетки каркаса, — они должны находиться в толще бетона максимально близко соответственно к верху и низу конструкции. Иначе: армокаркас должен плотно обжиматься бетоном, имея достаточный внешний защитный бетонный слой. Контроль толщины защиты снизу и сбоку бетонного слоя обеспечивается монтажом типовых пластиковых фиксаторов.

Они изготавливаются в различных вариантах по назначению, например, для установки на основание из песка и щебня или для фиксации бетонного слоя по боковым поверхностям опалубки. Не стоит подкладывать под арматуру различные кирпичики или камешки, если имеется возможность применить недорогие изделия для фиксации.

Нужное расстояние между сетками обеспечивается установкой «лягушек», – самодельных изделий из  10 мм периодического профиля.

Укладка армокаркаса

К месту ведения работ подаётся уже нарезанная по размерам арматура. Установка армокаркаса в перекрытии производится примерно по следующей схеме:

1. Раскладываются по кратчайшему расстоянию от одной опорной стены к другой все поперечные стержни. На них укладываются продольные стержни с шагом примерно 3 м, связываются все точки пересечения. Получается как бы эскиз нижнего слоя.
2. Далее устанавливаются все продольные стержни нижнего ряда с нужным либо проектным шагом. Фиксация проволокой выполняется через каждые два пересечения. Необходимости связки в каждом узле нет, так как проволока не выполняет никаких иных функций в работе каркаса, кроме фиксации арматуры в заданном положении. Сварка не применяется по нескольким причинам: высокая температура ослабляет стержни и может повредить опалубку, а сам процесс трудоёмкий и длительный.
3. Связывание прутов выполняется с помощью специальных крючков. Это простейшее приспособление используют не только самодеятельные строители, но и профессиональные монолитчики. Автоматические пистолеты для вязания используются только при больших объёмах работ. Кстати, применение различного рода приспособлений для шуруповёрта при связывании арматуры говорит не о продвинутости исполнителя работ, а, скорее, о его непрофессионализме.
4. При недостаточной длине, стержни между собой соединяются с перехлёстом, длина которого должна быть в диапазоне от 30 до 40 диаметров стержня, выполняется не менее трёх узлов вязки. Перехлесты в соседних рядах разносятся на разные стороны.
5. После полного устройства нижней сетки устанавливаются «лягушки». Шаг монтажа рассчитывается под человека весом примерно 90 кг, — он должен передвигаться по сетке без её прогибов. Для работы без проекта применяется стандартное решение: шаг 80х80 см, при арматуре 12 мм и ячейке 20 см. Лягушки выставляются по единой линии.

   «Лягушка»

6. Направляющий стержень прокладывается по «лягушкам» как можно точнее над нижним арматурным стержнем.
7. Между уложенными направляющими укладываются арматурные стержни без фиксации в количестве, равном числу соответствующих нижних стержней.
8. Далее на нижнюю сетку укладываются дополнительные изделия в соответствии с проектом. Это могут быть выпуска, П-образки, арматура усиления проёмов, каналы коммуникаций, гильзы и другие элементы.
9. На направляющие укладывают с фиксацией на всех пересечениях арматуру верхней сетки, — лучше, если пруты будут расположены точно над нижней арматурой.
10. Затем крючками поднимаются уложенные без фиксации стержни, — и подвязываются к верхней арматуре через каждые два пересечения.
11. На последнем этапе собранный каркас приподнимается с помощью монтажных ломиков, под него устанавливаются фиксаторы.

Технические сложности у исполнителей часто возникают при поднимании стержней, положенных без связки на нижнюю сетку. Для этой операции требуются определённые навыки. Затем из конструкции вычищается мусор, проводится контрольный замер защитных слоёв и других параметров. После чего каркас готов к приёму бетона.

Пример армирования плиты перекрытия дома 6 х 6 м

Толщина перекрытия из монолитного бетона рассчитывается из соотношения 1 к 30 по отношению к длине пролёта. Если величина пролёта превышает 6 м – расчёт нагрузок должны производить специалисты. Поэтому можно рассмотреть устройство армирования для дома с перекрытием 6 х 6 м, — для таких параметров можно воспользоваться стандартными решениями:

• Арматуру используем с периодическим профилем марок A-III, А400 или А500.
• Под пролётом понимается расстояние между стенами, на которые опирается перекрытие. Если она прямоугольная, то пролёт рассчитывается по короткой стороне.
• Укладываем нижний ряд арматуры вдоль пролёта, диаметр стержней 12 мм. Так как параметры дома 6 х 6 указываются по осям, — длина стержней составит 6 м каждый для кирпичного (каменного, монолитного) дома. Если стены выполнены из пористых блоков, то нахлёст армосетки на стены должен быть не менее 20 см. Рассчитываем по кирпичным стенам. Расстояние между параллельной арматурой для всех слоёв сетки – 20 см.
• Подкладываем под него фиксаторы-сухарики высотой 30 мм, обеспечивая нижний защитный бетонный слой.
• Следующий ряд – нижний поперечный, диаметр тот же.
• Связываем проволокой диаметром 0,8 — 1,4 мм по всем пересечениям.
• На нижнюю сетку устанавливаются разделители сеток. Их можно сделать самостоятельно из аналогичной арматуры. Шаг подставок также произвольный, — верхняя сетка не должна провисать при воздействии на неё веса человека. После окончательного монтажа каркаса можно будет добавить подставки при необходимости.
• На разделители укладывается верхняя поперечная арматура и связывается с ними.
• Далее — верхний слой арматуры вдоль пролёта. Диаметр стержней – 8 мм. Связывается на всех пересечениях.
• В торцах каркаса по каждому ряду устанавливаются П-образные изделия из арматуры, связывающие в единую конструкцию верх и низ каркаса.

Таким образом, на устройство армирования монолитного перекрытия понадобится:

• арматура диаметром 12 мм – 372 м;
• на верхнюю сетку – арматура 8 мм – 372 м;
• на изготовление разделителей сетки и П-образных элементов потребность арматуры 8 мм составляет примерно 10 % от общей длины всех стержней – 75 м.

Изготовить дополняющие элементы каркаса можно самостоятельно с помощью простейшего трубогиба, либо купить как готовые изделия. Пересчитать длину на вес можно по таблицам, а также при приобретении арматуры, она реализуется на вес. Усиление основной сетки для монолитной плиты 6 х 6 м , как правило, не требуется.

Примеры чертежей

Типичные ошибки армирования плиты перекрытия

Наиболее распространённая причина ошибок в армировании монолитных перекрытий – самонадеянность и некомпетентность индивидуальных застройщиков. Самостоятельное выполнение данного вида строительных работ без профессиональных знаний вполне возможно, но определённый багаж знаний исполнителю всё же необходим. Недостаточно качественное армирование встречается и в работе подрядчиков. Причины аналогичны: некомпетентность, невнимательность, работа «по старинке», без учёта конкретных условий строительства.

Проект армирования плиты перекрытия

Задача инженерного расчёта арматурного каркаса: обеспечение работоспособности создаваемого перекрытия и предоставление исчерпывающей информации по его изготовлению. Форма общего проекта железобетонной конструкции нормируется, состоит из ряда обязательных составных частей:

• Спецификация. Представляет собой полный список металлических деталей, необходимых для устройства армирования. В документе указываются характеристики, марки, классы, геометрические и иные параметры арматурных стержней, а также их требуемое количество.
• Чертежи с достаточной и понятной детализацией для определения предназначенного каждому стержню места в арматурном каркасе.
• Указания по размещению армокаркаса в плане создания защитного слоя для защиты металла от коррозии.
• Данные по размещению закладных деталей и расчёты для их изготовления.

Разумеется, проект главная и необходимая часть для выполнения качественного армирования плиты, но сам процесс требует профессионализма исполнителей и грамотного контроля со стороны заказчика или производителя работ.

Брак при изготовлении

Прежде чем приступить к раскладке арматуры в опалубке, исполнитель изучает проект либо составляет собственную схему устройства каркаса, исходя из собственных навыков и опыта. Несколько вариантов типичных ошибок:

• Самодеятельные строители чаще ошибаются, стремясь максимально «усилить» конструкцию, это приводит не только к ненужным затратам, но и снижает её качество. Например, при слишком «густой» сетке невозможно максимально уплотнить бетонную смесь.
• Недостаточно прочный каркас под воздействием бетонной смеси может сместиться при укладке.
• Характеристики железобетона снижаются при неточном размещении рабочих арматурных стержней или произвольным изменением марки арматуры.
• Частая ошибка – неправильно подобранная величина защитного слоя арматуры.

Перечисленные ошибки и большой ряд иных возможных дефектов могут стать причиной:

• дополнительных расходов по усилению конструкции;
• ограничений по эксплуатации перекрытия с изменением допустимых нагрузок;
• демонтажа конструкции.

Методы контроля

Достаточно часто при строительстве небольших частных домов проект армирования отсутствует. Застройщик всецело полагается на опыт и знания привлеченных строителей, либо полностью уверен в своих строительных способностях.

Но ошибки случаются, в том числе и у профессионалов, — именно поэтому при возведении значимых объектов составляется документ по «приёмке скрытых работ». К «скрытым» относится и армирование, потому что каркас впоследствии заливается бетонным слоем. Но сам с собой такой акт застройщик не составляет, а нанятые для устройства перекрытия разовые исполнители подобные обязывающие документы не подписывают.

Допустим, что перекрытие получилось достаточно прочным, но сомнения в качестве этой ответственной конструкции имеются. В этом случае применяются методы неразрушающего контроля, которыми можно проверить:

• марку прочности монолитного перекрытия;
• точное место размещения арматурных стержней и прутов с их параметрами;
• уровень поражения арматуры коррозией;
• однородность бетонного слоя с наличием или отсутствием в нём технологических дефектов.

Методы проверки эффективны, но затратны, поэтому важно выполнить работы по армированию правильно и ответственно.

Практические рекомендации

На рынке строительных материалов представлено много вариантов готовой сетки для армирования. На первый взгляд – оптимальное решение для быстрого создания армокаркасов перекрытий. Но применение готовых сеток неизбежно приводит к увеличению стыков арматурных полотен, что, в свою очередь, приводит к снижению общей прочности конструкции.

Кроме того, стыковка сеток производится внахлёст, — а это приводит к перерасходу материала и увеличению стоимости перекрытия. Сварка сетки, выполненная в заводских условиях точечным методом, приводит к незначительному, но всё же снижению прочности каркаса.

Реализация арматуры производится на вес, поэтому застройщику нужно научиться пересчитывать материал из мер длины в меры веса. При составлении схемы раскладки арматуры следует учитывать, что максимальная длина выпускаемых промышленностью стержней составляет 11,75 м.

Металл – достаточно дорогой материал. В стремлении удешевить строительство, некоторые застройщики стали использовать композитную арматуру для перекрытий.

Но не стоит забывать, что перекрытия относятся к ответственным конструкциям, а использование композитных изделий пока не достаточно проверено в практическом строительстве. Кроме того, экономия материала при замене металла композитом незначительна: композитные стержни всегда больше диаметром заложенных в проекты стержней из металлической арматуры.

Сравнение двух усиливающих колец для первичного тотального эндопротезирования тазобедренного сустава при переломах вертлужной впадины со смещением: биомеханический анализ

1. Andersen RC, O’Toole RV, Nascone JW, Sciadini MF, Frisch HM, Turen CW. Модифицированный доступ к стопе при переломах вертлужной впадины со смещением передней и задней колонны: количественная оценка радиографического уменьшения и анализ вариабельности между исследователями. J Ортопедическая травма. 2010;24(5):271–278. [PubMed] [Google Scholar]

2. Bastian JD, Tannast M, Siebenrock KA, Keel MJ. Среднесрочные результаты в зависимости от возраста и анализ прогностических факторов после фиксации переломов вертлужной впадины модифицированным доступом Стоппа. Рана. 2013;44(12):1793–1798. [PubMed] [Google Scholar]

3. Бергманн Г., Бендер А., Дымке Дж., Дуда Г., Дамм П. Стандартизированные нагрузки, действующие на имплантаты тазобедренного сустава. ПЛОС ОДИН. 2016;11(5):e0155612. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

4. Borg T, Hailer NP. Исход через 5 лет после оперативного лечения переломов вертлужной впадины: проспективное клинико-рентгенологическое наблюдение за 101 больным. Arch Orthop Trauma Surg. 2015;135(2):227–233. [PubMed] [Google Scholar]

5. Cole JD, Bolhofner BR. Фиксация перелома вертлужной впадины модифицированным ограниченным внутритазовым доступом Stoppa. Описание техники операции и предварительные результаты лечения. Clin Orthop Relat Relat Res. 1994;305:112–123. [PubMed] [Google Scholar]

6. Culemann U, Holstein JH, Kohler D, et al. Различные методы стабилизации типичных переломов вертлужной впадины у пожилых людей — биомеханическая оценка. Рана. 2010;41(4):405–410. [PubMed] [Google Scholar]

7. Culemann U, Marintschev I, Gras F, Pohlemann T. Инфрацетабулярный коридор — технический наконечник для установки дополнительного винта для повышения прочности фиксации переломов вертлужной впадины. J Травма. 2011;70(1):244–246. [PubMed] [Академия Google]

8. Егол К. А., Кубяк Е.Н., Фулкерсон Э., Куммер Ф.Дж., Коваль К.Я. Биомеханика закрытых пластин и винтов. J Ортопедическая травма. 2004;18(8):488–493. [PubMed] [Google Scholar]

9. Elfar J, Menorca RM, Reed JD, Stanbury S. Композитные модели костей в исследованиях и обучении ортопедической хирургии. J Am Acad Orthop Surg. 2014;22(2):111–120. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

10. Gras F, Marintschev I, Schwarz CE, Hofmann GO, Pohlemann T, Culemann U. Прочность фиксации переломов передней колонны вертлужной впадины с помощью винтов и пластин: биомеханическое исследование . J Травма неотложной помощи Surg. 2012;72(6):1664–1670. [PubMed] [Академия Google]

11. Griffin DB, Beaule PE, Matta JM. Безопасность и эффективность расширенного илиофеморального доступа при лечении сложных переломов вертлужной впадины. J Bone Jt Surg Br. 2005;87(10):1391–1396. [PubMed] [Google Scholar]

12. Hirvensalo E, Lindahl J, Kiljunen V. Модифицированные и новые подходы к хирургии таза и вертлужной впадины. Рана. 2007;38(4):431–441. [PubMed] [Google Scholar]

13. Isaacson MJ, Taylor BC, French BG, Poka A. Лечение переломов вертлужной впадины с помощью модифицированного подхода Stoppa: стратегии и результаты. Clin Orthop Relat Relat Res. 2014;472(11):3345–3352. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

14. Jakob M, Droeser R, Zobrist R, Messmer P, Regazzoni P. Менее инвазивный передний внутритазовый доступ для лечения переломов вертлужной впадины и травм тазового кольца. J Травма. 2006;60(6):1364–1370. [PubMed] [Google Scholar]

15. Judet R, Judet J, Letournel E. Переломы вертлужной впадины: классификация и хирургические доступы для открытой репозиции. Предварительный отчет. J Bone Jt Surg Am. 1964; 46: 1615–1646. [PubMed] [Google Scholar]

16. Keel MJ, Tomagra S, Bonel HM, Siebenrock KA, Bastian JD. Клинические результаты лечения переломов вертлужной впадины параректусным доступом. Рана. 2014;45(12):1900–1907. [PubMed] [Google Scholar]

17. Konrath GA, Hamel AJ, Sharkey NA, Bay BK, Olson SA. Биомеханические последствия перелома передней колонны вертлужной впадины. J Ортопедическая травма. 1998;12(8):547–552. [PubMed] [Google Scholar]

18. Laflamme GY, Hebert-Davies J, Rouleau D, Benoit B, Leduc S. Внутренняя фиксация остеопенических переломов вертлужной впадины с использованием четырехсторонней пластины. Рана. 2011;42(10):1130–1134. [PubMed] [Google Scholar]

19. Letournel E. Лечение переломов вертлужной впадины подвздошно-паховым доступом. Clin Orthop Relat Relat Res. 1993;292:62–76. [PubMed] [Google Scholar]

20. Ma K, Luan F, Wang X, et al. Рандомизированное контролируемое исследование модифицированного Stoppa по сравнению с подвздошно-паховым доступом при переломах вертлужной впадины. Ортопедия. 2013;36(10):e1307–1315. [PubMed] [Google Scholar]

21. Magu NK, Gogna P, Singh A, et al. Отдаленные результаты хирургического лечения переломов задней стенки вертлужной впадины. J Ортоп Трауматол. 2014;15(3):173–179. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

22. Маринчев И., Грас Ф., Шварц С.Э., Полеманн Т., Хофманн Г.О., Кулеманн У. Биомеханическое сравнение различных систем пластин и конструкций вертлужной впадины — роль инфра- размещение вертлужных винтов и использование блокирующих пластин. Рана. 2012;43(4):470–474. [PubMed] [Академия Google]

23. Матта Дж.М. Переломы вертлужной впадины: точность вправления и клинические результаты у больных, оперированных в течение трех недель после травмы. J Bone Jt Surg Am. 1996;78(11):1632–1645. [PubMed] [Google Scholar]

24. May C, Egloff M, Butscher A, et al. Сравнение методов фиксации переломов вертлужной впадины с вовлечением передней колонны с разрывом четырехугольной пластины: биомеханическое исследование. J Bone Jt Surg Am. 2018;100(12):1047–1054. [PubMed] [Академия Google]

25. Мирс, округ Колумбия. Хирургическое лечение переломов вертлужной впадины у пожилых пациентов с остеопорозом кости. J Am Acad Orthop Surg. 1999;7(2):128–141. [PubMed] [Google Scholar]

26. Mears DC, Velyvis JH. Острое тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава при отдельных переломах вертлужной впадины со смещением: результаты от двух до двенадцати лет. J Bone Jt Surg Am. 2002; 84-А(1):1–9. [PubMed] [Google Scholar]

27. Мирс Д.К., Веливис Дж.Х., Чанг С.П. Переломы вертлужной впадины со смещением, леченные оперативно: показатели исхода. Clin Orthop Relat Relat Res. 2003; 407: 173–186. [PubMed] [Академия Google]

28. Остерхофф Г., Тициани С., Хафнер С., Фергюсон С.Дж., Симмен Х.П., Вернер С.М. Симфизарная фиксация внутренним стержнем по сравнению со стандартной фиксацией пластиной при травмах тазового кольца открытой книгой: биомеханическое исследование. Eur J Trauma Emerg Surg. 2016;42(2):197–202. [PubMed] [Google Scholar]

29. Resch H, Krappinger D, Moroder P, Auffarth A, Blauth M, Becker J. Лечение переломов вертлужной впадины у пожилых пациентов — введение нового имплантата для первичного тотального эндопротезирования тазобедренного сустава. Arch Orthop Trauma Surg. 2017;137(4):549–556. [PMC free article] [PubMed] [Google Scholar]

30. Resch H, Krappinger D, Moroder P, Blauth M, Becker J. Лечение перипротезных переломов вертлужной впадины после предыдущего геми- или тотального эндопротезирования тазобедренного сустава: введение нового имплантата . Опер Ортоп Травматол. 2016;28(2):104–110. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

31. Рикман М., Янг Дж., Тромпетер А., Пирс Р., Гамильтон М. Лечение переломов вертлужной впадины у пожилых людей с помощью фиксации и первичной артропластики: стремление к ранней нагрузке. Clin Orthop Relat Relat Res. 2014;472(11):3375–3382. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

32. Sagi HC, Afsari A, Dziadosz D. Передний внутритазовый доступ (модифицированный ривес-стоппа) для фиксации переломов вертлужной впадины. J Ортопедическая травма. 2010;24(5):263–270. [PubMed] [Google Scholar]

33. Савагути Т., Браун Т.Д., Рубаш Х.Е., Мирс Д.К. Стабильность переломов вертлужной впадины после внутренней фиксации***Трупное исследование. Акта Ортоп Сканд. 1984;55(6):601–605. [PubMed] [Google Scholar]

34. Saxer F, Studer P, Jakob M. Открытая стабилизация и первичное эндопротезирование тазобедренного сустава у пожилых пациентов с переломами вертлужной впадины: сочетание малоинвазивных методов. Unfallchirurg. 2011;114(12):1122–1127. [PubMed] [Академия Google]

35. Sermon A, Broos P, Vanderschot P. Полная замена тазобедренного сустава при переломах вертлужной впадины. Результаты у 121 пациента, оперированного в период с 1983 по 2003 год. Травма. 2008;39(8):914–921. [PubMed] [Google Scholar]

36. Шазар Н., Брамбак Р.Дж., Новак В.П., Белкофф С.М. Биомеханическая оценка фиксации поперечного перелома вертлужной впадины. Clin Orthop Relat Relat Res. 1998; 352: 215–222. [PubMed] [Google Scholar]

37. Шим В., Боме Дж., Вайтл П., Клима С., Джостен С., Андерсон И. Анализ методом конечных элементов переломов вертлужной впадины — разработка и проверка с использованием синтетического таза. Дж. Биомех. 2010;43(8):1635–1639. . [PubMed] [Google Scholar]

38. Tabaie SA, Bledsoe JG, Moed BR. Биомеханическое сравнение стандартной подвздошно-крестцовой фиксации винтом с транссакральной фиксацией блокированным винтом на модели перелома таза типа C, зона II. J Ортопедическая травма. 2013;27(9):521–526. [PubMed] [Google Scholar]

39. Таннаст М., Наджиби С., Матта Дж. М. Выживаемость тазобедренного сустава от двух до двадцати лет у 810 пациентов с оперативно леченными переломами вертлужной впадины. J Bone Jt Surg Am. 2012;94(17):1559–1567. [PubMed] [Академия Google]

40. Tidermark J, Blomfeldt R, Ponzer S, Soderqvist A, Tornkvist H. Первичное тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава антипротрузионным кейджем Burch-Schneider и аутологичной костной пластикой при переломах вертлужной впадины у пожилых пациентов. J Ортопедическая травма. 2003;17(3):193–197. [PubMed] [Google Scholar]

41. Vigdorchik JM, Jin X, Sethi A, et al. Биомеханическое исследование стандартной фиксации заднего тазового кольца в сравнении с конструкцией заднего транспедикулярного винта. Рана. 2015;46(8):1491–1496. [PubMed] [Академия Google]

42. von Ruden C, Wenzel L, Becker J, et al. Параректальный доступ для внутренней фиксации переломов вертлужной впадины с вовлечением передней колонны: оценка функционального результата. Инт Ортоп. 2018;20:20. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

43. Weber M, Berry DJ, Harmsen WS. Тотальное эндопротезирование тазобедренного сустава после оперативного лечения перелома вертлужной впадины. J Bone Jt Surg Am. 1998;80(9):1295–1305. [PubMed] [Google Scholar]

Геосинтетическая армированная система мостов, интегрированная в грунт (GRS-IBS)

Определение и история геосинтетической мостовой системы, армированной грунтом

(GRS-IBS)

Загрузить техническое описание

Геосинтетическая мостовая система, армированная грунтом (GRS-IBS), представляет собой инновацию, помогающую сократить время и стоимость строительства моста . Аббревиатура GRS представляет собой чередование слоев уплотненного гранулированного наполнителя и слоев геосинтетического армирования для обеспечения поддержки моста. IBS представляет собой быстрый и экономичный метод поддержки моста, который смешивает проезжую часть с пролетным строением.

Великая Китайская стена

Хотя этот тип методологии может быть новым для индустрии строительства мостов, он не нов для армированного грунта. Армированная земля использовалась при создании Великой Китайской стены в качестве двусторонней подпорной стены, а грунт укреплялся ветвями тамариска. Использование этой старой технологии с новыми материалами позволяет нам создавать наиболее эффективные конструкции. Армирование грунта не получило широкого распространения спустя годы, когда в конструкциях из механически стабилизированного грунта (MSE) использовались стальные ленты и облицовка для удерживания земли в 19-м веке.60-е годы. Эти конструкции часто называют обратными конструкциями, потому что они делают именно это, связывая поверхность подпорной стены. В 1970-х годах Служба лесного хозяйства США начала использовать геотекстиль для обертывания фасадных стен, который используется до сих пор. В 1980-х годах Департамент транспорта Колорадо (DOT) начал использовать подпорные стены из модульных блоков, которые фрикционно соединяли бетонные блоки в качестве облицовки грунтовой конструкции, армированной георешеткой. Федеральное управление автомобильных дорог (FHWA) усовершенствовало то, что было начато методом DOT в Колорадо, применительно к несущим нагрузкам. Через 19В 90-х и 2000-х годах FHWA постоянно тестировала методологию, чтобы критически анализировать контент и получать наиболее полезную и актуальную информацию для отрасли. Это тестирование все еще используется сегодня, поскольку приложение GRS-IBS становится все более распространенным. В настоящее время в Северной Америке эксплуатируются сотни мостов GRS-IBS.

Конструкция

Технология GRS-IBS состоит из трех компонентов: армированного грунтового основания, опоры и комплексного подхода. В лабораторных и полевых условиях необходимо учитывать особенности конструкции. Одним из них является высота абатмента, однако, согласно FHWA, ограничение по высоте основано на самом высоком абатменте GRS на сегодняшний день. Производство сегментных подпорных стенок (SRW) началось в середине 19-го века.В 80-х годах индустрия знает, что конструкции из геосинтетического армированного грунта могут превышать 30 футов (9 м) при правильном проектировании.

Поскольку явное большинство мостов по всей стране представляют собой однопролетные конструкции, методология GRS-IBS изначально была сосредоточена на этих типах мостов. Хотя методология и испытания показали, что можно использовать опору из геосинтетического армированного грунта для обеспечения промежуточной поддержки многопролетных мостов, этот тип конструкции не продвигается FHWA на начальном этапе.

Большинство мостов построены или требуют установки из-за изменения уклона, большинство из которых связано с переходом через воду. При любом водном переходе защита от размыва является еще одним проектным соображением, которое нельзя упускать из виду. Размыв – это инженерный расчет, необходимый во всех случаях из-за пересечения вод во время паводков. В большинстве случаев наводнения вода будет стекать к опоре моста. Конструктивная контрмера, такая как насыпь перед абатментом, используется для предотвращения подмыва абатмента и будет основным соображением на этапе проектирования. Альтернативным вариантом каменной кладки является использование сочлененных бетонных блоков (ACB). ACB представляет собой мат, в котором используются блоки с открытыми или закрытыми ячейками, которые связаны друг с другом высокопрочным стальным тросом. Их размещают вверх по течению или вокруг абатмента, чтобы уменьшить количество размыва, происходящего у основания абатмента.

Фундамент представляет собой гранулированный наполнитель, инкапсулированный геотекстилем. Это делается для того, чтобы оставить след на почве фундамента, и может потребоваться увеличение размера в зависимости от почвы участка. Проектировщику необходимо будет проверить несущую способность системы, чтобы она соответствовала или превышала требуемую нагрузку. Этап проектирования фундамента и глубина абатмента совпадают и могут иметь итеративный подход из-за того, что ширина абатмента должна быть минимальной глубины геотекстиля и дополнительно 25% от этого же минимума. Эти дополнительные 25 % представляют собой расстояние перед облицовкой абатмента для стабилизации облицовки абатмента.

Поскольку опоры GRS представляют собой гибкие конструкции, нет требований к глубине промерзания. Упор допускает небольшие смещения из-за морозного пучения, которые не передаются вышележащей конструкции моста. FHWA рекомендует, если необходимо учитывать промерзание, выкапывать грунт до глубины промерзания и использовать геосинтетический армированный фундамент и незамерзающие грунты для засыпки котлована до нижней части стены. Они не требуют и не рекомендуют заглублять облицовку стены на всю глубину промерзания.

После завершения фундамента и его обшивки геотекстилем можно приступать к проектированию абатмента. FHWA рекомендует, чтобы начальная глубина армирования превышала 30% высоты конструкции или составляла минимум 5 футов (1,5 м) длины пролета для конструкций высотой менее 25 футов (7,5 м). Если пролет больше 25 футов (7,5 м), то в проекте используется требуемый минимум 6 футов (1,8 м). Глубина армирования, используемого в абатменте, зависит от грунта площадки и вертикальной нагрузки, чтобы противостоять требуемым расчетам скольжения, общей и внутренней устойчивости. Глубина армирования может потребовать нескольких итераций, чтобы установить окончательную проектную глубину. Как только эта первая глубина армирования установлена, требуется врезка в насыпь с уклоном 1: 1 в соответствии с требованиями OSHA. В некоторых случаях это может быть круче, чем 1:1. Во многих приложениях GRS-IBS геотекстиль следует за наклонным разрезом, но это остается на усмотрение проектировщика, чтобы соответствовать или превосходить его расчеты.

Надстройка будет располагаться на армированном грунте, и эта область называется несущей армированной зоной. Высота этой зоны определяется внутренними расчетами инженера-проектировщика, чтобы противостоять нагрузке надстройки в верхней части опоры. Количество промежуточных слоев геотекстиля должно быть не менее 3 слоев согласно рекомендациям FHWA. В этой области шаг геотекстиля уменьшен до половины основного шага, что помогает распределить нагрузку на конструкцию GRS.

Перед окончательной доработкой конструкции GRS необходимо рассмотреть место на мостике и подход к нему. Независимо от того, должна ли конструкция быть построена из дерева, стали или бетона, инженер-проектировщик должен учитывать длину надстройки. Чтобы определить общую длину, они должны учитывать необходимое расстояние в чистоте между поверхностями абатмента, тесто абатмента и требуемую глубину седла. Глубина посадочного места моста зависит от пролета от опоры до опоры, поэтому они совпадают при определении окончательной длины, как это показано во Временном руководстве по внедрению GRS-IBS FHWA.

Подход продолжается укладкой слоев геотекстиля на высоту основания для покрытия проезжей части. Длина этого геотекстиля будет увеличиваться вверху, чтобы перекрыть зазор от неармированного грунта снаружи до самой конструкции GRS. Продолжая слои армирования в зону интеграции, он создает плавный переход от неармированного участка дороги к опоре ГРС. Максимальный интервал интегрированной зоны по вертикали составляет 12 дюймов (300 мм), но обычно равномерный шаг составляет менее 12 дюймов (300 мм) в зависимости от высоты верхней части примыкания к отметке проезжей части.

Для получения более полной информации о проекте FHWA предоставляет дополнительные ресурсы и примеры расчетов, помогающие при проектировании.

Строительство

После проектирования GRS-IBS проектная информация может быть передана подрядчику для установки. Преимущество проекта GRS-IBS по сравнению с традиционным строительством мостов заключается в том, что бригада обычно может состоять из 4-5 человек, включая только 1 оператора оборудования и 4 рабочих в зависимости от опыта. Эта бригада не требует специальной подготовки и является причиной, по которой подрядчики ТРО предоставили уровень опыта, необходимый для большинства проектов. Нет необходимости в оборудовании для забивки свай или другом специализированном оборудовании, поскольку опору можно построить с помощью одного экскаватора.

Первым шагом является раскопки области, которая может потребовать полного или частичного удаления существующих конструкций моста. Поскольку многие из этих конструкций размещаются на существующих участках, части существующего моста можно оставить на месте, чтобы уменьшить проиллюстрированные выше проектные соображения, такие как размыв. Чтобы полностью раскопать участок, может потребоваться направить текущий поток через водопропускную трубу, чтобы осушить участок для подготовки фундамента. Окончательное земляное полотно должно быть выкопано на требуемую проектную глубину, чтобы оно было ровным без выступающих предметов. Это связано с тем, что весь фундамент будет обернут геотекстилем, чтобы предотвратить миграцию грунтов в массу или наоборот.

Материал, используемый в фундаменте, может быть открытым или хорошо просеянным и, как правило, зависит от региона. Этот материал нужно будет поместить в 6-дюймовые подъемники (150 мм) и уплотнить, чтобы создать устойчивую платформу для начала строительства. Внутри армированного грунтового основания (RSF) расположены слои геотекстиля, расположенные на расстоянии не более 12 дюймов (300 мм) по вертикали. По достижении проектной высоты РНФ геотекстильная арматура, ограждающая фундамент, должна быть завернута минимум на 3 фута (0,9м) перекрытия, чтобы предотвратить попадание воды в РНФ. Это обертывание также должно быть выполнено путем складывания перекрывающегося геотекстиля в гончарном поместье, чтобы поток не накатывал клапан на себя и не позволял воде просачиваться в массу.

Теперь, когда фундамент завершен, первый ряд блоков укладывается прямо на фундамент, чтобы начать строительство опоры. Для будущей проверки конструкции используйте блок другого цвета для той части абатмента, которая должна оставаться ниже уровня земли.

Когда FHWA приступило к реализации инициативы GRS-IBS, использовались бетонные блоки для кладки (CMU) из-за выхода этих систем на рынок и экономичного решения. Именно по этой причине в течение первого десятилетия большинство приложений использовали CMU. Поскольку CMU являются полыми с толщиной стенки чуть более дюйма, FHWA требовало, чтобы нижняя часть абатмента моста вместо этого была изготовлена ​​​​из цельных CMU. Это было одним из первых преимуществ использования SRW вместо CMU, поскольку толщина лицевой стороны блока Allan ближе к 4 дюймам (100 мм).

Поскольку CMU обычно используются с арматурой и строительным раствором, а абатменты GRS-IBS изготавливаются с использованием безрастворной технологии, SRW смогли зарекомендовать себя как продукт, который прост в установке, имеет гораздо более высокий уровень контроля качества и имеет обученных подрядчиков. установлены по всему миру. Сегментные блоки подпорной стены также имеют блокирующий механизм, такой как кромка/выемка блока Allan Block, который избавляет от угадывания при установке. Подрядчик просто складывает блоки и тянет блоки вперед, чтобы зацепить край блока. FHWA использует лучшие практики для SRW, чтобы определить требования к долговечности во всех регионах США. ASTM C1372 описывает требования к SRW и устанавливает минимальные стандарты допусков на размеры. При сооружении конструкций GRS-IBS раствор между блоками не закладывается. Поэтому блоки должны иметь строгие допуски по размерам, чтобы они складывались и устанавливались равномерно.

Проект округа Гамилитон с изогнутыми опорами.

После установки первого ряда блоков обратная засыпка является следующим шагом в правильном строительстве. Тяжелое уплотняющее оборудование, такое как большие катки, должно оставаться на расстоянии 3 фута (0,9 м) от облицовки стены, что помогает удерживать облицовку в расчетном тесте. В пределах первых 3 футов (0,9 м) от облицовки абатмента на всю высоту конструкции используется только ручное уплотняющее оборудование.

Примыкающие грунты должны быть уложены и уплотнены геосинтетикой с расстоянием между слоями не более 12 дюймов (300 мм). Высота уплотнения не может превышать 8 дюймов (200 мм) во время укладки насыпи и должна соответствовать требуемой плотности, выбранной инженером-проектировщиком.

Теперь, когда грунт уплотнен, можно укладывать геотекстиль поверх первого ряда блоков на расчетную глубину. Геотекстиль должен быть уложен так, чтобы самое сильное направление было перпендикулярно поверхности примыкания, и он должен оставаться плоским без складок на материале. Строительство абатмента повторяется по мере необходимости до перехода от глубины ниже уровня земли к высоте выше уровня земли, когда используется выбранный цвет блока.

Другим преимуществом использования SRW для удобства сборки является способность блока, такого как Allan Block, выполнять угол 90 градусов. SRW производит угловой блок для использования в этих областях, что снижает необходимость резки блоков и смещает вертикальные линии в абатменте. По мере развития конструкции этих систем округ Гамильтон в Индиане перешел от использования блоков Аллана для углов к изогнутым абатментам. По оценкам подрядчика, этот простой переход сэкономил 1 день строительства, что привело к снижению затрат на проект и повышению эстетики абатмента.

Поскольку абатмент строится до уровня опорной усиленной зоны, допуски конструкции изменяются за счет включения в два раза большего количества слоев геотекстиля для поддержки нагрузки выше. В этой области подрядчик должен использовать только оборудование для уплотнения по всей длине несущей армированной зоны, чтобы уменьшить повреждение геотекстиля при установке. Когда несущая армированная зона будет завершена, необходимо будет подготовить верх стены для установки надстройки.

Надстройка не размещена непосредственно на блоке. Вместо этого сооружается зона для опирания надстройки на усиленную зону подшипника, которая называется седлом балки. Первым шагом является размещение пенопластовой плиты толщиной 4 дюйма (100 мм) поверх усиленной зоны подшипника. Эта пенопластовая плита должна примыкать непосредственно к верхнему ряду блока. Сплошной бетонный блок толщиной 4 дюйма (100 мм) помещается поверх пенопластовой плиты по всей длине седла моста. Геотекстиль используется в качестве обертки «буррито» для создания первого 4-дюймового (100 мм) уплотненного заполнения до верха пенопластовой плиты. Затем на верхнюю часть сплошного блока толщиной 4 дюйма (100 мм) укладывают второй обернутый слой, который завершает конструкцию седла моста.

В зависимости от пролета и конструкции IBS надстройка может быть установлена ​​с помощью крана для сборных элементов или сформирована для заливки на месте. Какой бы маршрут ни был выбран для этой фазы проекта, следует позаботиться о геотекстиле, чтобы смягчить любые дополнительные повреждения при установке во время укладки.

Теперь, когда надстройка установлена, следующим шагом является подход. Непосредственно за концом балки будет геотекстильная обертка, которая будет охватывать всю ширину основания балки и до расчетной длины. Ткань подготавливается и размещается таким образом, чтобы можно было уложить и уплотнить 6 дюймов (150 мм) наполнителя, прежде чем отогнуть слой геотекстиля, чтобы покрыть 6 дюймов (150 мм) гранулированного материала. Подход будет использовать ту же процедуру для построения всей области на высоте 2 дюйма (50 мм) ниже верхней части балки. Эти 2 дюйма (50 мм) материала обратной засыпки обеспечивают достаточное расстояние для горячей асфальтовой смеси, чтобы не повредить геотекстиль.

Как указывалось ранее, эти мостовые конструкции проектировались и устанавливались с 2005 года, но каждый аспект проектирования и строительства обеспечивает экономию затрат владельца по сравнению с традиционными конструкциями мостов. Вот некоторые из этих преимуществ:

Преимущества

• Ускоренное строительство. Мосты GRS-IBS можно построить за недели, а не за месяцы, благодаря простому оборудованию и инструментам.
• Снижение стоимости. GRS-IBS сэкономила до 60 процентов средств по сравнению со стандартным мостом DOT, и система потенциально требует меньшего или более простого обслуживания в течение всего жизненного цикла.
• Гибкая конструкция. Мосты GRS-IBS имеют простую конструкцию, которую можно адаптировать к условиям окружающей среды или другим требованиям, а конструкцию можно легко модифицировать в полевых условиях, чтобы приспособить к неожиданным условиям на месте.
• Строительство меньше зависит от погодных условий.
• QA/QC Преимущества использования блока Allan Block, отвечающего местным и региональным требованиям.
• Неспециализированный труд.
• Без глубокого фундамента, без подходной плиты, без шпалной плиты, без парапетов/стен CIP, без опор моста и без деформационных швов.
• Устраняет «удар» при переходе к конструкции моста.

Преимущества устранения неровностей на мосту

• Снижает ударные нагрузки, которые обычно вызывают неровности, сокращая расходы на техническое обслуживание конструкции и транспортного средства.
• Повышает безопасность пассажиров, сводя к минимуму возможность потери управления транспортными средствами.
• Снижает стоимость повторного выравнивания перехода с моста на проезжую часть.
• Устраняет необходимость в дополнительном перекрытии полосы движения для ремонта неровности, уменьшая воздействие на рабочих транспортных средств.