Прочность бетона на сжатие: класс и марка по пределу прочности (таблица); Бетонпедия

Прочность бетона на сжатие

Когда перед человеком возникает вопрос о покупке бетонной смеси или готового изделия, то в первую очередь он задумывается о качестве продукции, ведь это напрямую связано с безопасностью строительного сооружения.

Определение понятия прочности бетона: марка и класс

Основополагающей характеристикой бетона является его показатель прочности, который выражается в виде класса и марки.

Для выполнения необходимых задач в строительстве пользуются соответствующими классами. Так, для гидросооружений нужен один класс, а при бетонировании фундамента под одноэтажный дом – другой.

Марка бетона «М» выражает усреднённые значения прочности, единицы измерения – кгс/см 2 , класс бетона обозначается литерой «В» и выражается в МПа. Разница между этими двумя понятиями выражается не только в виде буквы и единицы измерения.

Главное отличие заключается в том, что марка указывает на среднюю величину предела прочности, а класс – на точные значения, расхождение составляет меньше 5%. Для сложных расчётов используют класс бетона, т. к. с применением марки возникает риск ошибки, при котором настоящие показатели окажутся меньше расчётных. Например, в характеристиках указывается М100 и В7,5. Расшифровывается это так: точное усилие, необходимое для разрушения, составит 7,5 МПа, а обобщенная нагрузка равна 100 кгс/см 2 , т. е. фактически эта цифра может быть и 105, и 103,6, и 93, и 97,2 и пр.

Класс и марка бетона по прочности на сжатие по ГОСТ

Таблица 1 – Сравнительная характеристика бетонов разных классов и марок

Документы, которые применяются при определении прочности

Требуемая прочность жёстко регулируется. Есть в наличии несколько основных документов для вычисления этой характеристики:

ГОСТ 10180-2012 – применяется для образцов из готовой бетонной смеси;
ГОСТ 28570-2019 – рассчитан для бетонных образцов;
ГОСТ 22690-2015 – для крупных сооружений без создания проб-образцов.

Способы определения прочности: испытание бетона на сжатие

Существует два метода:

разрушающий;
неразрушающий.

При первом способе измеряют минимальные усилия, приложенные для поломки кубов и цилиндров, которые вырезают, выпиливают или выбуривают из целых изделий. Скорость увеличения силы нагрузки при этом постоянна. После выполнения испытания вычисляется итоговое значение таких усилий.

При втором способе нахождения требуемого показателя воздействуют механически на заданное место (удар, отрыв, скол, вдавливание, отрыв со скалыванием, упругий отскок). Точка приложения прибора не должна быть на краю или напротив арматуры. Далее находят результат по выраженной градации.

Рассчитывать на полную правдивость не стоит, имеется погрешность до 10 % для каждого из видов проверок.

Как выбирают образцы при разрушающем методе

Пробы из бетонной смеси.

Для испытаний приготавливают образцы кубической и цилиндрической формы. Эталонным считается куб с длинной грани 150 мм.

Все экземпляры создают в специальных формах, перед использованием конструкции смазывают маслом. Далее наполнят её бетонной смесью и уплотняют.
Утрамбовывают при помощи штыкования стальным стержнем, виброплощадки или глубинного вибратора.
Через сутки все затвердевшие образцы достают и размещают в боксе с нормальными условиями (влажность – 95%, температура – +20 °С). Иногда заготовки размещают в водной среде или в автоклаве.

Образцы из готовых бетонных изделий.

Экземпляры для проверки прочности получают методом вырубки, выпиливания или выбуривания из целых изделий. В месте отбора не должно быть арматуры в точке, где извлечение не понесёт за собой снижение несущей способности. Пробы делают вдали от стыков и края изделия. Образцы извлекают из средней части пробы как на рисунке.

Предварительная подготовка к испытаниям

Прежде чем приступить непосредственно к испытаниям, все образцы измеряют и осматривают – нет ли трещин, сколов, рытвин. Если имеются скалывания более 10 мм, рытвины диаметром 10 мм и более и глубиной от 5 мм, образцы выбраковывают.

Также производят обмеры на наличие линейной погрешности, несоответствие перпендикулярности близлежащих граней, смещения от прямолинейности и плоскостности. Если обнаружены такие недочёты, грани и плоскости подвергают шлифованию или выравнивают быстротвердеющим веществом толщиной не больше 5 мм.

Как образцы бетона проходят испытания

Все приготовленные образцы одной группы испытывают на прочность в течение одного часа. Силовое нагружение производят не прерываясь, с постоянной скоростью увеличения нагрузки до разрушения. При этом, время от начала нагружения до его окончания – не меньше 30 с.

Во время проверки пользуются специальными строительными стендами:

образцы кладут на нижнюю плиту пресса по центру;
после совмещают верхнюю плиту и экземпляр, чтобы они находились плотно друг к другу;
далее подают силовую нагрузку со скоростью 0,6±0,2 МПа/с.

Расчёты испытаний: формула

Прочность бетона на сжатие (R, МПа) считают с погрешностью до 0,1 МПа по формуле:

Обозначения:

F – максимальная сила, Н;
A – площадь грани под нагрузкой, мм;
α – масштабный коэффициент, который приводит прочность к эталонной;
K_W – коэффициент, необходимый для ячеистого бетона, учитывающий влажность образцов.

Коэффициенты высчитывались экспериментально и представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Масштабный коэффициент α

K_W = 1, исключение – ячеистый бетон, его можно найти в таблице ГОСТа 10180.

Показатель прочности бетона рассчитывают как среднее арифметическое от прочности всех образцов, участвовавших в проверке: если образцов 3, то среднее арифметическое значение двух образцов с высшей прочностью.

Показатель прочности на сжатие – это такой показатель, который невозможно подделать. Проверку этой характеристики выполняют только аккредитованные лаборатории и строительные организации, которые сами подвергаются неоднократным проверкам – у них есть лицензии, подтверждающие право на выполнение тех или иных работ.

Что же это такое передаточная прочность бетона — где применяют в строительстве

Передаточная прочность бетона – это одна из важнейших характеристик застывшего камня, которая очень важна для проектирования и расчетов, определения качества готового монолита и способности его выдерживать возложенные нагрузки. Бетон – это вид искусственного камня, который производят на базе цемента и различных наполнителей с водой в виде жидкого раствора, застывающего в твердый монолит.

Чтобы смесь правильно затвердела и итоговые технические характеристики бетона получились достаточными для эксплуатации в определенных условиях, необходимо четко соблюдать технологию приготовления бетонной смеси и правильно выполнять все предварительные расчеты. Основным показателем несущей способности и надежности бетона является его прочность, фиксируемая в процессе выполнения различных исследований и выраженная в установленных значениях.

Все технические характеристики бетона обычно исследуют в условиях специальных лабораторий

, в процессе воздействия на них различными механическими методами (удар, скол, ультразвук, опускание пресса и т.д.). Одним из главных показателей качества является плотность застывшего раствора, выраженная в соотношении веса к объему. На плотность влияют объем вовлеченного воздуха и особенности застывания бетона. Чем меньший объем воздуха, тем меньшее число пор в структуре камня и тем выше плотность, прочность.

Зависимость между плотностью и прочностью прямая. Средняя прочность – обязательный параметр, который учитывается в расчетах и напрямую влияет на качество, срок эксплуатации элемента конструкции, здания. При недостаточной прочности элемент быстро покрывается трещинами, разрушается, при избыточной – высокие расходы просто не оправдываются.

Класс прочности застывшего бетона обозначается буквой В и цифрами, измеряется в МПа. Также показателем прочности является марка задействованного в смеси цемента или бетона и цифра рядом с ней, отображающая нагрузку, которую может выдержать бетон, в килограммах на квадратный сантиметр.

Определения

Кубиковая прочность – это прочность на осевое сжатие (растяжение). Определяется эта характеристика на кубических образцах с принятыми стандартными размерами 15х15х15 см. Впрочем, иногда, в случае очень мелкого или, наоборот, очень крупного наполнителя, рёбра куба могут иметь размер 10 или 20 сантиметров. В этом случае для испытаний образцов с такими размерами вводится поправочный коэффициент, равной

для кубов со стороной 10 см К≈0,90,
со стороной 20 см К≈1,1.

Образец центрируется на опорной плите пресса по своей геометрической оси и подвергается нагрузке давлением, соответствующем росту напряжения 0,3 : 0,4 МПа/сек, то есть в пределах от 6,75 до 9,0 кН/сек по шкале измерения силы до разрушения.

Расчёт ведут по формуле, учитывающей предел прочности каждого образца ( R=frac>K ) МПа, в которой

F – нагрузка, предшествующая разрушению образца, выражается в кН;
A0 – площадь поперечного сечения образца до разрушения, выражается в см2;
K – переводные коэффициенты от испытываемых кубов к эталонному со стандартным ребром в 15 см.

Вычисления кубиковой прочности делаются на основе среднего арифметического значения в сериях из трёх образцов и более. В случае отличия результатов испытаний одного из образцов от соседнего образца больше чем на 15%, образец бракуется. А если и соседний показатель в большую сторону отличается от следующего также в большую сторону и так же на 15%, бракуется вся серия испытываемых образцов.

Около опорных плит пресса (верхней и нижней) направленная внутрь призмы сила трения между образцом и плитами создаёт нечто вроде двух направленных друг на дружку усечённых пирамид, эффект обоймы, который увеличивает прочность образцов при сжатии (вариант «а»). Добавьте к опорным плоскостям любую смазку – и характер разрушений изменится, куб расколется по плоскостям, параллельным вектору приложенной силы (вариант «б»). Жирная чёрная полоса во 2 варианте – нанесённая на опорные грани смазка.

Однако в реальности форма железобетонных конструкций только в редчайших случаях повторяет форму испытываемых эталонных образцов. Поэтому при испытаниях и расчётах применяют призменную прочность Rb.

При соотношении сторон «высота-основание», когда длина сторон основания всегда меньше длин высоты испытуемых образцов, у образцов форм, близких к призме, нагрузка на основаниях в момент сжатия всегда меньше, чем на грани призмы в высоту. Что отлично демонстрируется практикой, когда напряжение в сжатой зоне бетонных изделий приближено к состоянию призм при сжатии. То есть призмы и условно близкие к ним формы всегда продемонстрируют меньшую прочность на сжатие. Если высота призмы соотносится к сторонам основания как h/2˃4, сила трения воздействия практически не оказывает, а величина прочности делается практически неизменной, равной ≈0,75R.

Призменная прочность Rb вычисляется по аналогичной формуле как частное от деления величины разрушающей нагрузки на площадь поперечного сечения образца.

График зависимости призменной прочности бетона от отношения размеров испытываемого образца

Передаточная прочность – что это такое

Передаточная прочность бетона – это прочность бетонного камня к моменту обжатия его (спуска натяжения). Данный показатель также очень важен для предварительно-напряженных элементов, наряду с проектной прочностью. Фактический показатель передаточной прочности при выполнении требований контроля на производстве по ГОСТу 18105-72 во всех случаях должен быть не ниже 14 мПа, при канатах арматуры класса К-7, стержневой арматуре класса АТ-VI, проволочной арматуре класса Вр-П (при отсутствии высаженных головок) – минимум 20 МПа.

В случае, когда проектные марки бетона взяты выше минимального показателя, передаточная прочность должна находиться на уровне минимум 50% принятой проектной марки.

Передаточная прочность – это также кубиковая прочность бетонного камня в момент обжатия, обозначаемая Rbp. В большинстве случаев она меньше проектной прочности по классу В. Ведь ожидание набора 100% прочности бетона требует времени и это расточительно в условиях производства на заводе.

Поэтому обычно назначают минимальное значение Rbp, которое дало бы достаточный уровень прочности и стойкости к трещинам при обжатии, перевозке и подъеме. Считается, что до момента приложения эксплуатационных нагрузок бетонный монолит наберет требуемую проектную прочность.

Стоит помнить о том, что чем ниже показатель передаточной прочности, тем более серьезными могут быть потери от ползучести, а также понижается сила обжатия. Но чем выше показатель Rbp, тем дольше длится термообработка и тем дороже обходится конструкция. Опытным путем было определено, что в большинстве случаев наиболее оптимальным показателем Rbp является 0.7В.

Нормы проектирования, как правило, не включают обозначение передаточной призменной прочности бетона, которая чаще всего учитывается в расчетах. В связи с этим проектировщики вынуждены вводить свои буквенные обозначения для данной технической характеристики.

Методы испытания

На разные строительные объекты идёт бетон разной плотности и прочности. Эти показатели могут зависеть не только от марки цемента, но и от условий, в которых он хранился до его использования. То есть снижение вяжущих свойств цемента необязательно происходит вследствие истечения срока его годности. Падение качества может произойти и вследствие неправильных условий хранения. Для определения такой характеристики бетона, как прочность, в лабораторно-производственных испытаниях и используют бетонные кубики со стороной 15х15х15 см, выдержанные в течение 28 суток со дня отливки.

Прочность образцов может испытываться по двум методикам: разрушающей и неразрушающей. Суть первой состоит в раздавливании таких образцов, и она точнее. Как раз к такой методике относят кубиковое и призменное испытание образцов, регламентируемое ГОСТ 18105-2010.

К неразрушающим можно отнести:

испытания ударом (разовое экстремальное и точно выверенное воздействие силы. Это может быть пневматический инструмент с регулируемой силой удара, а также лабораторный взрыв.);
испытание методом частичного разрушения – делается путём отрыва приклеенного металлического диска к испытуемой бетонной поверхности, путём скалывания бетонного образца или комбинированным путём – отрыв+скалывание;
ультразвуковое воздействие. При использовании этого метода строят градуировочную зависимость прочности бетона и скорости прохождения сквозь него ультразвука.

При определениях прочности учитывается также коэффициент Пуассона – начальной величины поперечной деформации, которая для бетона равна 0,16. Впрочем, это величина для «идеального» бетона. На практике же, с учётом процессов микро- и макротрещинообразования, в коэффициент вносят поправки исходя из марок бетона и видов деятельности, в которых будут применяться испытуемые бетонные изделия. И этот коэффициент может колебаться от 0,1 до 0,35.

Показатели кубиковой прочности бетона

Лабораторные показатели кубиковой прочности бетона зависят от размера кубов. Так, опытным путем было установлено, что коэффициент прочности обратно пропорционален размеру кубов: чем он больше, тем меньше получается прочность. Прочность кубов с ребром 10 см на 10% выше, чем у эталонных образцов, а с ребром 30 см – на 11-13% ниже.

Такая разница в результатах обуславливается влиянием силы трения, которая возникает между гранями опытного куба и плитами пресса – чем больше грань, тем больше, соответственно, и сила трения. Также многое зависит от структуры бетона.

Важно! Если испытываются образцы размером больше или меньше эталонного, то полученные цифры предела прочности умножаются на соответствующий коэффициент.

Кубиковая прочность бетона, или иными словами предел сжатия, как уже говорилось выше, является предопределяющей характеристикой бетона устойчивости этого материала к другим видам воздействий, таким как и морозоустойчивость, к примеру, которые помогают определить бетон по классу и марке.

Что влияет на прочность образцов?

Прочность образцов зависит от нескольких показателей. Это:

марка и качество цемента, связанное с его химической активностью;
его количество в бетонном замесе;
форма для заполнения, а также её чистота (посторонние примеси могут резко ухудшить качество бетона);
тщательность замешивания, однородность смеси цемента и наполнителей;
использования вибраторов, то есть условия уплотнения;
возраст отливки (должен быть не менее 28 суток);
температура, при которой бетонная отливка затвердевала.

Отдельным вопросом всегда нужно выделять количество воды, которое шло на приготовление бетона. Оптимальное количество должно быть в пределах 20%, независимо от соотношения в бетонной смеси всех прочих составляющих.

Простой способ проверки бетона на прочность

Самым простым способом оценить прочность бетона является помещение под пресс бетонных кубов, изготовленных в таких же условиях, что и конструкции в реальной жизни. Для испытаний берутся кубики с ребром 20 см (эталонный образец), а также большие и меньшие кубы.

Для испытания берутся кубики на 28-й день после затвердевания и испытываются в приближенных к нормальным условиях (температура воздуха 15-20 ℃, влажность воздуха 90-100%). Коэффициент сопротивления давлению и есть кубиковая прочность бетона

С развитием современных технологий появляются новые методы оценки прочности бетона без физического воздействия. Бетон поддают действию ультразвука, просвечивают проникающими лучами и т. п.

Определение прочности бетона по Шору склерометром (молотком Шмидта)

Одним из наиболее распространенных и эффективных способов быстрого измерения прочности бетона на сжатие или его марки, является измерение склерометром, или как его еще называют, молоток Шмидта. Контроль прочности бетона таким методом определяется по ГОСТ 22690-88 «Бетоны: определение прочности механическими методами неразрушающего контроля». Так называемый, метод измерения твердости по Шору методом отскока.

Принцип действия молотка Шмидта основан на измерении прочности бетона методом упругого отскока. Боек бъется о поверхность бетона и отскакивает. Боек устанавлвает указатель на шкале склерометра на максимальную высоту отскока. Таким образом, сняв несколько проб, вычисляется средний показатель, определяющий марку бетона.

К сожалению, данный метод не дает абсолютно точных показаний так как на высоту отскока бойка влияют и прочие факторы такие как шероховатость поверхности, толщина испытуемого образца, методов уплотнения бетона при его заливке, и соответвенное его общая структура и прочие факторы. Так что погрешность в показаниях склероскопу (склерометру) практически неизбежна, но она и чрезвычайно мала.

Соответствие высоты упругого отскока по показаниям шкалы молотка Шмидта (склерометра) классу бетона (B) и его марке (M) приведены в следующей таблице:

Соответствие Марки и Класса бетона показаниям шкалы склерометра (молотка Шмидта) по направлению удара в соответствии с графиком тарировочной кривой
Марка бетона, М	Класс бетона, B	Вертикально сверху, ед	Горизонтально, ед.	Вертикально снизу, ед
М100	B7,5	10	13	20
—	B10	12	18	23
М150	B12,5	20	24	28
М200	В15	24	28	32
М250	В20	30	34	38
М300	В22,5	34	37	41
М350	В27,5	38	41	45
М400	В30	41	43	47
М450	В35	44	47	50
М500	В40	47	49	52
М600	В45	49	52	55

Прочные смеси новейшего поколения

Материал с улучшенными качествами дает возможность сооружать мега-здания.

Обычно, в качестве прочного бетона используется его марка М500, но, спрос существует и на аналоги, вплоть до М-1000. Более того, современные строительные технологии испытывают острую нужду в еще более высокомарочных материалах.

Вследствие этого, специалистами был разработан сверхпрочный бетон нового поколения марки М-1500. Для его замешивания требуется в 1.5/2 раза меньше вяжущего вещества, чем по традиционной технологии.

При этом характеристики материалов будут равны. Такой высокопрочный бетон можно производить на обычном заводе.

Прочность бетона

Классы бетона по прочности

Основная классификация бетона базируется именно на этой характеристике. Марка М15 отличается самой низкой прочностью, М800 наоборот самой высокой. Такая система дает возможность заранее спрогнозировать поведение той или иной марки, и выбрать материал, который будет полностью соответствовать расчетным нагрузкам.

Например, легкие ограждения и теплоизоляционные перегородки могут выполняться из марок М15-М50, М100-150 оптимальны для укладки монолитных оснований, а для ответственных ЖБ сооружений используют бетон не ниже М300.

Сегодня широко применяется также классификация бетона по прочности на сжатие В1 – В22. Различаются эти системы тем, что марки бетона рассчитываются по среднему, а классы по гарантированному фактическому значению прочности. Разрабатывая инженерно-проектную документацию, специалисты, как правило, оперируют понятием классов В. Среди строителей и в быту более понятной и привычной считается система марок.

Легко разобраться в соотношениях марок и классов можно, воспользовавшись следующей таблицой “Соотношение прочности бетона, соответствующих марок и классов по прочности на сжатие”:

Соотношение прочности бетона, соответствующих марок и классов бетона по прочности на сжатие

Марка бетона по прочности на сжатие	Класс бетона по прочности на сжатие	Условия марка бетона*, соответствующая классу бетона по прочности на сжатие
Марка бетона по прочности на сжатие	Класс бетона по прочности на сжатие	Бетон всех видов, кроме ячеистого	Отличия от марки бетона (в %)	Ячеситый бетон	Отличие от марки бетона (в %)
М 15	В 1	–	–	14,47	-3,5
М 25	В 1,5	–	–	21,7	-13,2
М 25	В 2	–	–	28,94	15,7
М 35	В 2,5	32,74	-6,5	36,17	3,3
М 50	В 3,5	45,84	-8,1	50,64	1,3
М 75	В 5	65,48	-12,7	72,34	-3,5
М 100	В 7,5	98,23	-1,8	108,51	8,5
М 150	В 10	130,97	-12,7	72,34	-3,55
М 150	В 12,5	163,71	9,1	180,85	–
М 200	В 15	196,45	-1,8	217,02	–
М 250	В 20	261,93	4,8	–	–
М 300	В 22,5	294,68	-1,8	–	–
М 300	В 25	327,42	9,1	–	–
М 350	В 25	327,42	-6,45	–	–
М 350	В 27,5	360,18	2,9	–	–
М 400	В 30	392,9	-1,8	–	–
М 450	В 35	459,39	1,9	–	–
М 500	В 40	523,87	4,8	–	–
М 600	В 45	589,35	1,8	–	–
М 700	В 50	654,84	-6,45	–	–
М 700	В 55	720,32	2,9	–	–
М 800	В 60	785,81	-1,8	–	–
*Условная марка бетона – среднее значение прочности бетона серии образцов (кгс/см 2 ), приведенной к прочности образца базового размера куба с ребром 15 см, при номинальном значении коэффицента вариации прочности бетона.

От чего зависит прочность бетона

При выполнении любых строительно-монтажных работ очень важно соблюдать все условия, влияющие на прочность бетона в будущем сооружении. Основные факторы, задающие прочностные характеристики бетону:

Качество цемента. Из более прочного, быстро твердеющего и качественного цемента получается бетон с аналогичными показателями;
Объем цемента. Его количество на один кубометр должно быть таким, чтобы не оставалось пустот в песке, щебне или другом заполнителе. Образованию пустот способствует также и избыточное количество жидкости, которая при засыхании испаряется и понижает прочность бетона;
Заполнитель. От того, насколько качественный наполнитель напрямую зависит прочность готового материала. Однородность, чистота и правильная геометрическая форма гранул значительно упрочняют бетон;
Замешивание. Чем дольше и интенсивней замешивание, тем прочнее будет конечный результат;
Соблюдение правил и норм укладки смеси. Работая с цементным раствором, важно четко придерживаться технологии его нанесения. Использование специальных профессиональных вибраторов способно на 20-30% увеличить прочность бетона.

Методика определения прочности бетона

При промышленном производстве бетона или ЖБИ проводятся лабораторные исследования, выясняющие точную прочность бетона. Методы определения прочности регламентируются ГОСТами и СНиПами. Различают методы разрушающего и неразрушающего контроля. Первые считаются более точными, но их далеко не всегда можно применить на практике.

Связано это с тем, что разрушающие испытания требуют наличия анализируемого образца, извлечь который без нарушения целостности конструкции не представляется возможным. Поэтому чаще используют неразрушающие способы, основывающиеся на анализе показаний измерительных приборов.

Основные методы неразрушающего контроля

Анализ пластической деформации. Стальной шарик ударяется с поверхностью, оставляя на ней отпечаток. На измерении его размеров основывается вычисление прочности. Способ считается самым старым, дешевым и одновременно популярным. Зачастую испытания ведутся с помощью специального инструмента – молотка Кашкарова;
Определение упругого отскока. Определяется при помощи склерометра. При ударе рабочего тела по поверхности измеряется величина возвратного отскока;
Энергия удара. Это самый распространенный импульсный метод, использующийся в приборах, выпускаемых отечественными производителями;
Отрыв со сколом. Определяется уровень усилия, которое нужно приложить для отрыва анкера из куска бетона. Полученные показатели вписываются в паспорт на бетон.

Для готовых конструкций, которые эксплуатировались в определенный промежуток времени, используют ультразвуковой контроль прочности. Принцип измерения основан на определении скорости распространения ультразвуковой волны сквозь материал. Для этого с двух противоположных сторон устанавливают специальные преобразователи, передающие акустический контакт.

По существующим отечественным нормативам организации, изготавливающие бетон, должны использовать разрушающий контроль для проверки каждой партии на прочность. Застывший образец устанавливается под пресс и постепенно разрушается. Полученный показатель измеряется в кгс/см 2 и определяет основную марку материала.

Основные методы определения прочности тяжелого бетона на сжатие в сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкциях и изделиях

Рассмотрим некоторые основные методы и приборы определения прочности бетона в конструкциях, которыми пользуются на практике. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля осуществляется согласно ГОСТ 22690-88 «Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля», определения прочности ультразвуковым методом неразрушающего контроля осуществляется по ГОСТ 17624-87 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности», определение прочности по бетонным образцам, выбуренным или выпиленным из конструкций, осуществляется по ГОСТ 28570-90 «Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций».

Неразрушающие методы определения прочности на сжатие бетонных конструкций основаны на косвенных характеристиках показаний приборов, основанных на методах упругого отскока, ударного импульса, пластической деформации,отрыва, скалывания ребра и отрыва со скалыванием, скорости прохождения ультразвука. Определение прочности на сжатия по образцам, отобранным из конструкций, подразумевает испытание их на прессе.

Для определения класса и марки бетона в зависимости от прочности сжатия или растяжения, можно использовать табл.6, приложения 1, ГОСТ 26633-91 «Бетоны тяжелые и мелкозернистые»

СООТНОШЕНИЕ МЕЖДУ КЛАССАМИ БЕТОНА ПО ПРОЧНОСТИ НА СЖАТИЕ И РАСТЯЖЕНИЕ И МАРКАМИ

Класс бетона по прочности

Средняя прочность бетона ( )*, кгс/см2

Ближайшая марка бетона по прочности М

Отклонение ближайшей марки бетона от средней прочности класса, %,

• Средняя прочность бетона R рассчитана при коэффициенте вариации V, равном 13,5 %, и обеспеченности- 95 % для всех видов бетона, а для массивных гидротехнических конструкций- при коэффициенте вариации V, равном 17 %, и обеспеченности- 90%.

Методы и приборы неразрушающего контроля

Для определения прочности бетона на сжатие данные показаний необходимо преобразовывать с помощью предварительно установленных градуировочных зависимостей между прочностью бетона и косвенной характеристикой прочности (в виде графика, таблицы или формулы), по методикам, указанным в ГОСТ 22690-88 и по прилагаемым графикам градуировочных зависимостей к приборам, установленным на заводе-изготовителей прибора.

Испытание прочности приборами неразрушающего контроля выполняют, непосредственно, в местах расположения конструкций, однако, также можно выполнять испытание бетона проб из конструкций. Испытание бетона в пробах рекомендуется для определения его прочности в труднодоступных зонах конструкций и в конструкциях, находящихся при отрицательной температуре. Пробу вмоноличивают в раствор, прочность которого на день испытания должна быть не менее половины прочности бетона пробы (для предотвращения разрушения пробы при испытании). Вмоноличивание проб в раствор удобно производить с использованием стандартных форм, для изготовления бетонных контрольных образцов по ГОСТ 10180-90. Расположение проб после распалубки представлено на рис.1.

Рис.1. 1 – проба бетона; 2 – наиболее удобная для испытания сторона пробы 3 – раствор, в котором закреплена проба

Обычно приборы поставляются с графиками градуировочной зависимости или с базовыми настройками для тяжелого бетона средних марок. Для обследования конструкций допускается применять методы упругого отскока, ударного импульса или пластической деформации, используя градуировочную зависимость, установленную для бетона, отличающегося от испытываемого (по составу, возрасту, условиям твердения, влажности), с уточнением ее в соответствии с методикой, приведенной в приложении 9 (ГОСТ 22690-88). Для ультразвуковых приборов требуется градуировка и корректировка согласно ГОСТ 17624, ГОСТ 24332 и методических рекомендаций МДС 62-2.01 ГУП «НИИЖБ» по контролю прочности бетона монолитных конструкций ультразвуковым методом поверхностного прозвучивания.

Согласно ГОСТ 22690-88 п. 4.4. для методов неразрушающего контроля число испытаний на одном участке, расстояние между местами испытаний на участке и от края конструкции, толщина конструкции на участке испытания должны быть не меньше значений, приведенных в табл. 3.

Наименование метода

Число испытаний на участке

Расстояние между местами испытаний, мм

Расстояние от края конструкции до места испытаний, мм

Толщина конструкции

2 диаметра диска

Отрыв со скалыванием

5 глубин вырыва

Удвоенная глубина установки анкера

Метод упругого отскока

При испытании методом упругого отскока, расстояние, от мест проведения испытания до арматуры, должно быть, не менее 50 мм.
Испытание проводят в следующей последовательности:

прибор располагают так, чтобы усилие прикладывалось, перпендикулярно к испытываемой поверхности, в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора;
положение прибора, при испытании конструкции относительно горизонтали, рекомендуется принимать таким же, как при испытании образцов для установления градуировочной зависимости; при другом положении, необходимо вносить поправку на показания в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора;
фиксируют значение косвенной характеристики, в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора;
вычисляют среднее значение косвенной характеристики на участке конструкции.

Определение прочности бетона прибором “Склерометр – ОМШ1”

Склерометр предназначен для определения прочности бетона и раствора методом упругого отскока по ГОСТ 22690-88. Пределы измерений для данного метода- от 5, до 50 МПа (для марок бетона от М50 до М500)

Прибор представляет собой цилиндрический корпус со шкалой, в котором размещены ударный механизм с пружинами и стрелка – индикатор. Испытания проводят путем нажатия приставленного к бетону склерометра и после удара бойка и величине его отскока, зафиксированного стрелкой-индикатором по графику, определяют прочность бетона(раствора). Продолжительность одного испытания- 20 сек.

К склерометру прилагается график, определяющий зависимость между твердостью при ударе и прочностью бетона. График, построен путем выполнения большой серии испытаний на кубиках, причем каждый кубик раздавливался в прессе непосредственно, после испытания склерометром (до ± 32%).

Отрыв со скалыванием

При испытании, методом отрыва, участки должны располагаться в зоне наименьших напряжений, вызываемых эксплуатационной нагрузкой или усилием обжатия, предварительно напряженной арматуры.

Испытания проводят в следующей последовательности:

если анкерное устройство не было установлено до бетонирования, то в бетоне сверлят или пробивают шпур, размер которого выбирают в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора в зависимости от типа анкерного устройства;
в шпуре закрепляют анкерное устройство на глубину, предусмотренную инструкцией по эксплуатации прибора, в зависимости от типа анкерного устройства;
прибор соединяют с анкерным устройством;
нагрузку увеличивают, со скоростью 1,5 – 3,0 кН/с;
фиксируют показание силоизмерителя прибора и глубину вырыва с точностью не менее 1 мм.

Если наибольший и наименьший размеры вырванной части бетона от анкерного устройства до границ разрушения по поверхности конструкции отличаются более чем в два раза, а также если глубина вырыва отличается от глубины заделки анкерных устройств более чем на 5 %, то результаты испытаний допускается учитывать только для ориентировочной оценки прочности бетона.

Еслис прибором применяются анкерные устройства в соответствии с приложением 2 ГОСТ 22690-88, то допускается использовать следующую градуировочную зависимость:

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

ГРАДУИРОВОЧНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ДЛЯ МЕТОДА ОТРЫВА СО СКАЛЫВАНИЕМ

При использовании анкерных устройств, приведенных в приложении 2, прочность бетона R, МПа можно вычислять по градуировочной зависимости по формуле

где m1 – коэффициент, учитывающий максимальный размер крупного заполнителя в зоне вырыва и принимаемый равным 1 при крупности менее 50 мм и 1,1 при крупности 50 мм и более;

m2 – коэффициент пропорциональности для перехода от усилия вырыва, кН, к прочности бетона, МПа;

Р – усилие вырыва анкерного устройства, кН.

При испытании тяжелого бетона прочностью 10 МПа и более и керамзитобетона прочностью от 5 до 40 МПа значения коэффициента пропорциональности m2 принимают по табл. 9.

Условие твердения бетона

Тип анкерного устройства

Предполагаемая прочность бетона, МПа

Глубина заделки анкерного устройства, мм

Значение коэффициента m2 для бетона

тяжелого

легкого

Прибор для определения прочности бетона «ПИБ»

На испытываемой конструкции выбирают ровный участок размером 0,2×0,2 м и выполняют пробивку отверстия, глубиной 55×10-3 м перпендикулярно испытываемой поверхности. Допускается отклонение оси отверстия от нормали испытываемой поверхности до 1 градуса. Пробивку отверстия выполняют шлямбуром с оправкой или механизированным (электромеханическим) инструментом, обеспечивающим выполнение заданных требований.

В подготовленное отверстие устанавливается анкерное устройство, состоящее из конуса и 3-х сегментов, и накручивают гайку-тягу с усилием, предотвращающим проскальзывание анкерного устройства при испытании.

Опору прибора закручивают до упора в рабочий цилиндр. Винт поршневого насоса выкручивают в крайнее верхнее положение. Присоединяют прибор к гайке-тяге и выкручивают опору 4 до упора в поверхность испытываемого материала.

После проведения подготовительных операций производят вырыв анкерного устройства (тип 1 или 2). Вращают ручку поршневого насоса со скоростью, обеспечивающей приложение нагрузки равной 1,5 . ЗкН/с.

В момент разрушения испытываемого материала визуально устанавливают максимальное давление по манометру. Снятие показаний по манометру следует выполнять с точностью до 2,5 кгс/см2.

При проведении испытаний необходимо следить за тем, чтобы не происходило проскальзывания анкерного устройства. Результаты испытаний не учитываются, если произошло проскальзывание анкерного устройства более 5×10-3 м. Повторное испытание данного отверстия не допускается из-за возможности получения заниженных результатов. После вырыва анкерного устройства необходимо уточнить глубину разрушения бетона, используя для ее определения две линейки, одну из которых устанавливают ребром на поверхность бетона в зоне испытаний, другой – замеряют глубину.

Ультразвуковой метод

Ультразвуковой метод основан на связи между скоростью распространения ультразвуковых колебаний в бетоне и его прочностью. Прочность бетона в конструкциях определяют по экспериментально установленным градуировочным зависимостям “скорость распространения ультразвука – прочность бетона” или “время распространения ультразвука – прочность бетона” в зависимости от способа прозвучивания.

Ультразвуковые измерения в бетоне проводят способами сквозного или поверхностного прозвучивания. Сборные линейные конструкции (балки, ригели, колонны и др.) испытывают, как правило, способом сквозного прозвучивания в поперечном направлении. Изделия, конструктивные особенности которых затрудняют осуществление сквозного прозвучивания, а также плоские конструкции (плоские, ребристые и многопустотные панели перекрытия, стеновые панели и т. д.) испытывают способом поверхностного прозвучивания. При этом база прозвучивания при измерениях на конструкциях должна быть такой же, как на образцах при установлении градуировочной зависимости.

Между бетоном и рабочими поверхностями ультразвуковых преобразователей должен быть обеспечен надежный акустический контакт, для чего применяют вязкие контактные материалы (солидол по ГОСТ 4366, технический вазелин по ГОСТ 5774 и др.).

Градуировочную зависимость “скорость – прочность” устанавливают при испытании конструкций способом сквозного прозвучивания. Градуировочную зависимость “время – прочность” устанавливают при испытании конструкций способом поверхностного прозвучивания.

Допускается при испытании конструкций способом поверхностного прозвучивания использовать градуировочную зависимость “скорость – прочность” с учетом коэффициента перехода, определяемого в соответствии с приложением 3.

Измерение времени распространения ультразвука в бетоне конструкций следует проводить в направлении, перпендикулярном уплотнению бетона. Расстояние от края конструкции до места установки ультразвуковых преобразователей должно быть не менее 30 мм. Измерение времени распространения ультразвука в бетоне конструкций следует проводить в направлении, перпендикулярном направлению рабочей арматуры. Концентрация арматуры вдоль выбранной линии прозвучивания не должна превышать 5 %. Допускается прозвучивание вдоль линии, расположенной параллельно рабочей арматуре, если расстояние от этой линии до арматуры составляет не менее 0,6 длины базы.

Пульсар 1.2.

Рис. 2. Внешний вид прибора
Пульсар-1.2: 1 – вход приемника;
2 – выход излучателя

Прибор состоит из электронного блока (см. рис. 3.2) и ультразвуковых преобразователей – раздельных или объединенных в датчик поверхностного прозвучивания. На лицевой панели электронного блока расположены: 12-ти клавишная клавиатура и графический дисплей. В верхней торцевой части корпуса установлены разъёмы для подключения датчика поверхностного прозвучивания или отдельных УЗ преобразователей для сквозного прозвучивания. На правой торцевой части прибора расположен разъем USB интерфейса. Доступ к аккумуляторам осуществляется через крышку батарейного отсека на нижней стенке корпуса.

Работа прибора основана на измерении времени прохождения ультразвукового импульса в материале изделия от излучателя к приемнику. Скорость ультразвука вычисляется делением расстояния между излучателем и приемником на измеренное время. Для повышения достоверности в каждом измерительном цикле автоматически выполняется 6 измерений и результат формируется путем их статистической обработки с отбраковкой выбросов. Оператор выполняет серию измерений (от 1 до 10 измерений по его выбору), которая также подвергается математической обработке с определением среднего значения, коэффициента вариации, коэффициента неоднородности и с отбраковкой выбросов.

Скорость распространения ультразвуковой волны в материале зависит от его плотности и упругости, от наличия дефектов (трещин и пустот), определяющих прочность и качество. Следовательно, прозвучивая элементы изделий, конструкций и сооружений можно получать информацию о:

прочности и однородности;
модуле упругости и плотности;
наличии дефектов и их локализации.
форме А-сигнала

Возможны варианты прозвучивания со смазкой и сухим контактом (протекторы, конусные насадки), см. рис. 3.1.

Рис. 3. Варианты прозвучивания

Прибор осуществляет запись и визуализацию принимаемых УЗК, имеет встроенные цифровые и аналоговые фильтры, улучшающие соотношение «сигнал-помеха». Режим осциллографа позволяет просматривать сигналы на дисплее (в задаваемом масштабах времени и усиления), вручную устанавливать курсор в положение контрольной метки первого вступления. Пользователь имеет возможность вручную изменять усиление измерительного тракта и смещать ось времени для просмотра и анализа сигналов первого вступления и огибающей.

Оформление результатов для методов определения прочности неразрушающего контроля

Результаты испытаний прочности бетона заносят в журнал, в котором должно быть указано:

наименование конструкции, номер партии;
вид контролируемой прочности и ее требуемое значение;
вид бетона;
наименование неразрушающего метода, тип прибора и его заводской номер;
среднее значение косвенной характеристики прочности и соответствующее значение прочности бетона;
сведения об использовании поправочных коэффициентов;
результаты оценки прочности бетона;
фамилия и подпись лица, проводившего испытание, дата испытания.

Для ультразвукового метода определения прочности нужно воспользоваться формой журнала, установленной в приложениях №8-9, ГОСТ 17624-87 «Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности»

Косоуры для лестницы — что это такое, назначение, особенности

Лестница обеспечивает возможность перехода из одного этажа на другой и является неотъемлемым элементом многоярусных квартир/домов.

Важно, чтобы проектирование конструкции выполнялось с учетом требований строительных норм и правил, при этом повышенное внимание должно уделяться основным несущим элементам.

В данной статье будут рассмотрены особенности применения косоуров, их разновидности, продемонстрированы методики для расчета оптимальных размеров и другие детали, которые пригодятся при изготовлении лестницы своими руками.

Что такое косоур
Виды косоуров
Материалы для изготовления
- Косоуры из дерева
- Косоуры из металла
- Косоуры из бетона

Расчет косоура

Длина косоура

Что такое косоур и в чем его отличие от тетивы

Косоур – это несущий элемент лестницы, смонтированный под углом к прилегающему основанию, в котором крепление ступеней осуществляется в специально подготовленные для этого выступы. В боковой проекции косоур можно охарактеризовать как балку с гребенкой в верхней плоскости.

Основными отличиями косоура от тетивы является их форма и способ монтажа ступеней — в отличие от косоура, тетива представляет собой монолитную балку со специально подготовленными пазами/кобылками с внутренней стороны, таким образом ступени остаются скрытыми их не видно сбоку.

Несущая способность тетивы примерно в 1.5-2 раза выше при одинаковых размерах балки, поскольку сохраняется однородность структуры материала. Однако лестницы на косоуре получаются компактнее, т.к. несущая балка располагается под ступенью, а не по бокам.

Виды косоуров

Конструктивно косоуры подразделяются на:

цельные
разборные (модульные)

классические (прямые)
ломаные (зигзаг)
спиральные (винтовые)

Отдельно стоит выделить косоуры с приварными площадками и кобылками (которые устанавливаться прямо на верхнюю продольную кромку косоура).

Материалы для изготовления

Косоуры из дерева

Наиболее востребованными материалом для изготовления косоуров является дерево. Пиломатериалы отличаются достаточной прочностью, дешевизной и имеют широкое распространение. Для изготовления балок рекомендуется использовать клен, бук или дуб, при ограниченном бюджета также подойдет сосна и другие хвойные породы деревьев. Перед изготовлением элемента, важно проверить древесину на качество просушки, а также убедиться в отсутствии дырок, трещин и сучков, которые в дальнейшем могут спровоцировать преждевременную деформацию конструкции. СНиП 2.03.11-85 «Защита строительных конструкций от коррозии» предусматривает обязательную обработку дерева от воздействия внешних факторов: антисептирование, консервирование, покрытие лакокрасочными материалами или поверхностную пропитку составами комплексного действия.

Косоуры из металла

Также широко распространенным материалом для создания несущих элементов является металлопрокат, например, прямоугольные трубы, швеллеры, двутавры. Косоуры из металла отличаются повышенной прочностью и долговечностью, и в целом, более надежны, чем дерево. Металлическим заготовкам легче придать нестандартные формы, поэтому лестничные маршы могут быть выполнены в любой конфигурации. Для предотвращения коррозии, поверхности рекомендуется периодически красить и покрывать защитными средствами.

Косоуры из бетона

Нестандартные габаритные проекты лестниц также могут выполняться на основе армированного бетонного каркаса. По сравнению с металлом и деревом, это наиболее дорогой и трудозатратный вариант изготовления, помимо этого, основания (фундамент/перекрытие) должны быть дополнительно усилены, чтобы выдерживать значительную нагрузку от конструкции. В частном домостроении встречается крайне редко.

При выборе материала для косоура необходимо оценивать уровень предполагаемой нагрузки, эксплуатационные и эстетические качества материала. Нет однозначно верного ответа, что лучше дерево или металл, в большей степени, это выбор на основе личных предпочтений.

Расчет косоура

Каждый строительный элемент лестничного марша в обязательном порядке требует четкого предварительного расчета. От прочности конструкции зависит безопасность перемещения по ней, а также срок эксплуатации. Ниже перечислены основные требования, которых необходимо придерживаться при возведении лестничного марша и косоуров, в частности.

При подборе параметров деревянного косоура необходимо учитывать значения длины ступеней — оптимальным считается соотношение длины ступеней к толщине косоура 1:20. Таким образом, если ширина лестницы равна 100 см, значение толщины косоура должно быть равным 50 мм. Минимальная ширина балки должна быть больше/равна глубине пропила, но в любом случае быть не менее 300 мм.

К металлам предъявляются требования в СНиП III-18-75 «Металлические конструкции», а также указания СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». Косоуры рассчитываются на поперечный изгиб на основании суммы фактической массы лестницы и предполагаемой нормативной нагрузки, которая в соответствии с указаниями норм принимается в виде вертикальной сосредоточенной силы Р_н = 1,5 кН, расположенной на площадке длиной 10 см по середине пролета косоура. Относительный прогиб марша не должен превышать 1/150 при длине лестницы 3 м и 1/120 при длине 6 м. Коэффициент надежности по нагрузке принимают равным 1,2.

Частота ступеней (пазов/площадок) должна определяться на основании формулы удобства Блонделя:

2 × h + s = 60/65 см

h — высота ступени
s — ширина проступи
60/65 см — средняя длина шага человека.

Длина косоура

Для того, чтобы просчитать длину косоура, необходимо вспомнить теорему Пифагора: сумма квадратов катета равна квадрату гипотенузы. Таким образом, упрощенная формула длины косоура выглядит:

(Длина косоура) 2 = (длина марша) 2 + (высота марша) 2

Однако необходимо понимать, что это «грубый» вариант расчета, поскольку реальная длина косоура ( красная линия ) рассчитывается от наиболее удаленных точек доски (используйте калькулятор, чтобы сделать это точно).

Обратите внимание, максимальная длина косоура/марша не должна превышать 5400 мм (из расчета 18 ступеней по 300 мм), для бетонных лестниц допустимы косоуры по 6960 мм.

Угол наклона косоура

Оптимальный угол наклона косоура находится в диапазоне от 30° до 45° (макс. 60°). Для большинства людей более пологие лестницы являются более удобными, чем крутые, однако, чем меньше угол наклона, тем больше длина лестницы.

Исключительно в отношении косоура, знание величины наклона необходимо, чтобы сделать правильный распил верхней поверхности балки или выполнить сварку, при которой посадочная поверхность под ступени будет идеально горизонтальна.

Выбор количества косоуров

В зависимости от проекта предполагаемой лестничной конструкции и расчетной нагрузки на силовые элементы, возможны несколько вариантов конфигурации косоуров:

Один косоур (монокосоур). В качестве опорного каркаса выступает массивная балка или металлический элемент, расположенный в центральной части марша. Максимальная длина ступени для монокосоура равна 1200 мм (оптимально 1000 мм). Получившаяся лестница не предназначена для значительных нагрузок.
Два косоура. Самая распространенная конструкция для стандартных лестниц шириной в 1000-1500 мм. Опоры располагаются по краям марша параллельно друг другу, благодаря чему обеспечивается необходимый запас прочности.
Три и более косоура. Применяются для широких и/или нестандартных сложных конструкций, когда предполагается повышенная нагрузка на отдельные узлы лестницы.

Как сделать косоур своими руками?

Чертежи косоуров

Создание чертежей является ключевым моментом при изготовлении косоуров своими руками, поскольку именно шаблон позволяет правильно перенести размерности и дать предварительное представление, как будет выглядеть элемент.

Чертежи косоуров можно подготовить двумя способами: вручную на основании рекомендаций и формул выше, или автоматически при помощи специальных инструментов. В данной статье мы остановимся только на втором варианте.

С помощью калькуляторов КАЛК.ПРО вы можете подготовить детализированные проработанные чертежи всех элементов лестницы, в том числе и косоуров. Для этого вам необходимо заполнить интерфейс приложения данными о проеме и некоторыми другими параметрами (рекомендуемые значения которых прописаны в каждом инструменте). В результате вы получите следующее:

Подготовка материалов

После проектирования необходимо акцентировать свое внимание на видах древесины (прочность, износоустойчивость) и качестве пиломатериалов. Например, первоначально рекомендуется остановить свое внимание следует на следующих породах:

дуб
бук;
ясень;
ольха;
береза;
клен;
сосна;
ель;
лиственница.

Береза, сосна и другие хвойные породы (кроме лиственницы) используются при ограниченном бюджете, т.к. материал имеет невысокие показатели прочности. Кроме того, береза обязательно нуждается в защитной пропитке, поскольку древесина склонна к гниению при повышенной влажности в помещении.

При подборе материала важно обратить внимание на изъяны древесины — не должно быть видно трещин, сколов, развитых сучков (допускается наличие сучков размером от 3 мм до 6 мм), а также следов обитания паразитов. Балки для изготовления деталей конструкции должны иметь одинаковые габариты, быть ровными без деформаций. Влажность дерева должна соответствовать предельной влажности помещения, в котором будет смонтирована лестница.

Соотношение уровней влажности древесины и помещения по СНиП II-25-80

Условное обозначение	Условия эксплуатации (учитывается относительная влажность помещения в %)	Максимальная влажность древесины в %
внутри отапливаемых помещений	из клееной древесины	из цельного дерева
А1	до 60%	9	20
А2	от 60% до 75%	12	20
А3	свыше 75% до 90%	15	20
внутри неотапливаемых помещений
Б1	в сухой зоне	9	20
Б2	в нормальной зоне	12	20
Б3	в помещении с влажностью воздуха более 75%	15	25

На момент приобретения древесина должна быть полностью подготовленна к работам — т.е. быть просушенной и покрытой защитной грунтовкой.

Оптимальным вариантом для деревянного косоура является клееные балки/доски. У них отсутствуют сучки и прочие неоднородности, а также минимизирован процесс растрескивания и скручивания.

Для изготовления косоуров используют доски с шириной не менее 250-300 мм и толщиной 50-70 мм. Если взять пиломатериалы с меньшими значениями размеров, то проступи могут провисать, а прочность косоуров после проделывания в них необходимых вырезов снизится.

Для изготовления металлических косоуров используют стальной и нержавеющий прокат, сплавы алюминия. Металл должен быть чистым, подготовленным для сварки, не иметь очагов коррозии. Перед монтажом требуется покрытие защитными составами и покраска. Опоры рекомендуется изготавливать из холодногнутых или прокатных швеллеров №16, №18 (для прямого косоура), или профильной трубы 100х50х3 мм, 120х60х4 мм (для ломаного косоура).

Косоуры из бетона рекомендуется возводить одновременно с возведением перекрытий и полов, чтобы создать единую монолитную конструкцию. Заливка осуществляется бетоном марки М200 и выше, для усиления конструкции каркас оснащается металлическими прутьями (арматурой). В соответствии с требованиями СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции» в первоначальный период твердения бетона его нужно защищать от потерь влаги, а в дальнейшем поддерживать температурно-влажностный режим с созданием условий, обеспечивающих нарастание его прочности.

Деревянные и металлические косоуры обязательно должны быть обработаны огнезащитным тонкослойным составом терморасширяющегося типа. При возникновении пожара под воздействием высокой температуры состав, увеличиваясь по толщине в 40 раз, создает слой негорючей пены с низким коэффициентом теплопроводности, резко снижая передачу тепловой энергии и предотвращая горение/плавление, увеличивая предел огнестойкости конструкции до 90-120 минут.

Особенности изготовления

На основании подготовленных чертежей для изготовления косоуров, на деревянную балку наносится разметка линий срезов будущих зубцов гребенки. Чтобы правильно перенести разметку ее начинают наносить от одного края доски до следующего, линейкой-угольником отмечаются точки высоты и длины ступеней. Прикладывая линейку точками к краю балки, из которой будет создаваться косоур, карандашом обводится контур среза.

Распил проводится с помощью электролобзика или иного подходящего инструмента. После этого первый косоур можно использовать в качестве шаблона для остальных. Важно, чтобы все поверхности были тщательно остроганы и отшлифованы, а при установке косоуры находились в одной плоскости, дабы исключить перекосы лестницы.

В отличие от дерева, металл позволяет изготавливать более разнообразные конструкции. Если необходимо сделать ломаный косоур (в виде гребенки), то опора собирается из отдельных кусков профильной трубы, сваренных между собой. Однако здесь важно учитывать погрешности — чем меньше опыта в сварке у мастера, тем более «кривая» лестница получится, поскольку каждый раз лестница изменяется на толщину сварочного шва. В свою очередь, швы необходимо шлифовать, чтобы добиться идеально горизонтальной поверхности для ступеней.

Более просто собирается прямой металлический косоур — для этого используется прямоугольная труба или швеллер необходимой длины, в нем подготавливаются отверстия для крепления кобылок и осуществляется их крепление стандартным крепежом (но также возможно крепление кобылок на сварку).

Монтаж косоуров

Крепление опорных элементов лестницы может быть осуществлено к:

полу / потолку;
межмаршевым площадкам;
стенам.

Наиболее часто крепление к полу осуществляется при помощи опорных уголов с поперечным ребром, изогнутых уголков или болт-анкеров. Если лестница монтируется до выполнения отделочных работ, возможно соединение методом распила косоура под поперечную балку или наоборот.

Соедининие с потолком выполняется аналогичными методами. При креплении косоура с деревянным перекрытием, наиболее часто выполняют выпил в несущей балке и дополнительно усиливают соединение монтажными пластинами или же осуществляют крепление в замок. Также часто применяются крепежные системы из уголков и саморезов, винтовые тяги.

В районе межмаршевых площадок внешний косоур крепится к центральному опорному столбу в подготовленные отверстия методом шип-паз и уплотняется клеем. Внутренний косоур может крепится аналогичным способом к одному из опорных столбов, так и огибать его с внешней стороны с фиксацией на винтовой крепеж.

При креплении конструкции к стене стоит учитывать материал из которого она изготовлена. Разрешено крепить косоур на бетон, кирпич, брус (при этом толщина стены должна быть не меньше 25 см). Запрещено крепить косоуры к стенам из пористых материалов (газо-, пеноблок, газосиликат).

При неверном креплении косоуров может наблюдаться как общая деформация конструкции, так и смещение отдельных элементов лестницы.

Лестницы на косоурах прямые и с поворотом

Строительство лестницы в частном доме является очень интересным процессом. При помощи лестницы можно задать тематику всего будущего интерьера в доме.

Внешний вид будущей лестницы зависит от множества факторов, в том числе от выбора несущего элемента конструкции. Одним из самых распространенных и универсальных вариантов является косоур. Чтобы понять, что такое косоур, советуем вам ознакомится с данной статьей.

Что такое косоур?

Любая лестница состоит из двух основных деталей — несущего элемента и ступеней. Одним из вариантов несущего элемента лестниц как раз и является косоур.

Косоуры для лестниц могут различаться:

по форме конструкции;
количеству несущих элементов;
материалу изготовления.

Разновидности конструкций косоуров

По форме косоуры подразделяются:

прямой;
поворотный;
винтовой.

Самыми распространенными являются прямые косоуры, которые используются для строительства простых лестниц.

Поворотные косоуры применяются в лестницах, состоящих из нескольких маршей.

Для винтовых и закругленных лестниц применяется винтовой косоур.

Также лестничные косоуры подразделяются по числу направляющих и их месторасположению:

на 2 косоурах, боковые;

на 1 косоуре, с центральным расположением.

В зависимости от ширины марша для усиления конструкции возможно использование трех и более косоуров.

Параметры и размеры

Для того чтобы прямая лестница на косоурах была комфортной и безопасной, важно правильно рассчитать параметры несущего элемента.

Параметры, которые необходимо вычислить:

Длина косоура. Для расчета данного параметра нужно вспомнить школьную математику, а именно теорему Пифагора:

А 2 =В 2 +С 2 .

Размер ступеней. Данный параметр важен для определения размеров выпиливаемых частей.

Размер косоура. Здесь подразумевается размер доски, из которой будет изготавливаться косоур. Толщина доски должна быть не менее 8 мм, а ширина определяется в зависимости от размеров ступеней. Расчет происходит таким образом, чтобы пропил был не более половины всей ширины.

Косоур из дерева

Различают два варианта изготовления косоуров:

Зубчатый (ступенчатый) – изготавливается путем выпила участков под ступени из цельной доски.

Для правильной разметки, необходимо подготовить шаблон – на доске отмерить величину проступи и подступенка и прикрутить рейку под углом, равным углу наклона будущей лестницы.

Кобылки – монтаж немного сложнее по причине необходимости изготовления большего числа деталей одинакового размера.

Косоур на кобылках — более сложная конструкция, однако она считается более надежной.

Косоур из металла

Металлический косоур считается более прочным и надежным, по сравнению с деревянным. Для его изготовления также существует ряд способов:

Ленточный – выполняется путем выпиливания элементов из целого листа металла. В зависимости от размеров допускается выпилить косоур целиком или частично с последующей сваркой. Сварочные швы обрабатываются и закрашиваются таким образом, что создается ощущение цельного косоура.

Косоур из профильной трубы. Изготавливается путем нарезания необходимого количества отрезков, равных ширине проступи и высоте подступенка, после чего они свариваются под углом 90°.

Косынки – являются аналогом кобылок. Изготавливаются из уголков, сваренных под прямым углом.

Второй вариант монтажа металлических кобылок — приваривание к наклонному несущему элементу выступа под углом, необходимым для размещения площадки.

Видео, по монтажу металлического косоура:

Бетонный и железобетонный косоур

Бетонные лестницы являются самыми надежными и долговечными, не зря их широко используют при строительстве многоквартирных, промышленных и коммерческих объектов.

Бетонные косоуры также бывают разных видов:

Типовые – при помощи которых построены множество объектов, как частных, так и общественных.

Изготовление такого рода косоура допустимо как своими руками, так и на специализированных заводах.

Индивидуальный – такой тип косоура изготавливается исходя из разработанного дизайн-проекта, изделие может иметь практически любую форму. Возможность изготовления будет зависеть только от навыков и опыта мастера, выполняющего работу.

Строительство бетонной лестницы, в том числе и на косоуре, осуществляется по типовому алгоритму:

Подготовка фундамента.
Сборка прочной опалубки.
Вязка армированного каркаса.
Заливка бетоном.
Обработка и отделка после застывания конструкции.

Косоуры – назначение, виды, изготовление

Косоур – что это такое? Это опорная балка, смонтированная под наклоном к прилегающему основанию, на которую монтируются ступени лестницы. На отдельном лестничном марше может располагаться параллельно от 1 до 3 единиц (рис.1).

Этот элемент часто используется вместо тетивы, которая несет на себе ту же функцию, но отличается способом крепления монтажа ступеней. Их дополнительное преимущество над техническими аналогами – возможность использования одной единицы на конструкцию. Так же они делают лестницу более просматриваемой и уменьшают ее в визуальных объемах.

Виды косоуров, классификация

Косоуры являются опорой будущих ступеней лестницы, при этом дублируют их шаг и промежутки. Дублирование позиций заключается в параллельном расположении опорных элементов или в расположении соответствующих точек (гнезд). Конструктивно балки опоры подразделяются на:

Прямые – односоставные ровные с накладками (вырезами) для ступеней.
Ломаные – состоят из элементов, подобных прямым, но имеют повороты, как правило под 90 градусов, с выведением площадок и без.
Винтовые — выполняются в спиралеобразной форме. Физическая привязка идет к единой оси, которой может являться центральный опорный столб. В отдельных конструкциях при должном усилении эта ось условная.

Под площадками понимается широкая горизонтальная поверхность, позволяющая обыграть лестничный поворот так, чтобы следующий лестничный марш смог выйти на заданную точку сверху (пол второго этажа, новая площадка), сохранив пропорции и параметры вертикального угла наклона. Их основу также поддерживают балки, нередко усиленные стенными упорами, подвешивающими элементами или привязкой к жесткой вертикали (рис.2).

Материалы, используемые для создания косоура, подбираются исходя из предполагаемой нагрузки лестницы и стилистических предпочтений. Варианты:

цельное дерево (бревно, доска, брус);
металл (двутавр, металлопрофиль, профилированная прямоугольная труба);
плотные полимерные материалы (металлопластик, композитные пластики с содержанием древесного волокна);
железобетон (фабричные и самодельные элементы);
композитные материалы (полимер/металл, дерево/металл, др.).

Чаще используются элементы из дерева или металла ввиду соотношения дешевизны и надежности. Комбинирование материалов применяется в сложных сборках, оно необходимо для решения визуализации нестандартного проекта лестницы.

Железобетонные массивные конструкции закладываются, в основном, на этапе отделочных работ. Основание под них, из-за большого веса, рассчитывается при проектировании дома и устанавливается параллельно закладки фундамента.

Параметрические расчеты

Расчет и параметры определяются, исходя из типа балки и согласно выбранному дизайн-варианту. Для прямого / ломаного косоура закладываются значения:

наклон – 30 0 -45 0 ;
отступы опорных ячеек по основанию (проступи) – 250-320мм;
подъем ступени по высоте – 150-240мм.

Наиболее применяемые параметры для удобства шага – проступи 300-320мм, высота подъема – 160-190мм. Эти размеры используются во многих местах общественного пользования (лестничные переходы, эскалаторы метро / магазинов, др.), а ступени, выставленные по ним, наиболее удобны для разных категорий пешеходов.

При парной или тройной опоре торцы несущего лестничного основания помимо мест конечной фиксации на стыках с другими плоскостями лучше скреплять еще и между собой. Перевязка дает дополнительное усилие, не позволяющее разбалтываться отдельным частям в ходе долгой эксплуатации.

Количество балок опоры определяется рядом критерий. Первое, что на него влияет – ширина ступеней. Если ее размеры небольшие (0,4м, 1,2м), то достаточно одного усиления. При ступенях в 1,2-1,5м лестничную конструкцию лучше выбирать на двойном основании. При ширине 1,5м – используется трехопорная система.

Примечание: при громоздкости предполагаемой лестницы даже с неширокими ступенями зачастую необходимы дополнительные усиления в виде второго (третьего) косоура, опорных столбов в местах переломов лестничной композиции, учета дополнительной фиксации к стене или потолку.

Замеры косоуров винтового типа определяются, исходя из их количества в сборке. Подъем и площадь соприкосновения боковых элементов со ступенями привязывается к углу раскрытия ступени, а опорная длина – к диаметру вращения. Разметка производится по средней линии и строго в горизонтали от центральных точек.

Крепление проступей

После выбора вида лестницы не менее важно определиться с вариантом крепления ступеней. При рассмотрении деревянной лестницы в боковой проекции можно выделить два типа:

ступенчатые;
с кобылками.

Ступенчатое основание подготавливается относительно быстро: после разметки цельного материала в нем вырезаются пазы. При выборе второго варианта «кобылки» и балка подготавливаются отдельно, после чего осуществляется их скрепление болтами, дюбелями или при помощи брусков «шкантов». Вместо кобылок также возможно использование изогнутых стальных опор, опорных ножек и иных вариантов, как указанно на рисунке ниже:

В большинстве случаев, к конструкциям из металла прибегают из-за их облегченности и большей компактности в сравнении с деревянными аналогами. Причем даже при достаточной высоте подъема для поддержания веса хватает одного косоура.

При любом выбранном материале возможны 2 варианта подготовки мест крепления со ступенями. В первом случае, «подошва» (опора) неподвижно прикрепляется к несущей части болтовым, анкерным креплением или сваркой, во втором – прорезаются пазы или набирается композитная сборка с пазами.

Как сделать косоур

При создании простого лестничного марша из дерева лучше использовать 2-х или 3-х опорную конструкцию. На брусе (доске) расставляется разметка, после чего производится обрезка по ней. Далее делается второй (и третий) косоур. Для точности пазовой подгонки заготовки можно сложить вместе и доработать расхождения до единых плоскостей по всей длине. Если за основу брать другой вариант – будущие опоры выравниваются в торцах, отдельно готовятся накладные (встраиваемые элементы), и после разметки делается сборка, согласно выбранному типу крепления.

Металлические варианты того же типа набираются из отдельных элементов. Для разборных конструкций распространенный тип крепления – «стакан», где на косоуре вертикально наварены трубы-стаканы, а опорная «лапа» с осью, эквивалентной диаметру внутренней части «стакана», скреплена со ступенью. Фиксация при сборке обеспечивается болтовым обжатием на двух и более отверстиях. Последнее дает возможность самостоятельно выставлять поворот и высоту ступеней, но уступает по долговечности жесткой фиксации из-за постепенного износа.

Второй вариант разборных косоуров – крепление в паз. Пример (рисунок №8):

В неразборных металлических конструкциях стыки для большей устойчивости подгоняются строго под 45 0 , позже все элементы скрепляются между собой сваркой. Более подробно принцип сборки представлен в видео:

Винтовое исполнение во многом определяется количеством косоуров. В парном или тройном варианте оси проступей, выступы и изгиб вычисляются по заданным центральным меткам в горизонтальной проекции. То есть создание опорных элементов идет строго по принципу «разбивка по оси лестницы относительно ее ширины». Пример самодельного винтового косоура:

Конструктивное разнообразие лестничных опорных балок существует в большом количестве. Решения можно найти в интернете, простые — создать самостоятельно, для реализации сложных вариантов лучше обратиться к специалистам. Какую конструкцию лестницы выбрать решает, конечно, сам потребитель, с учетом своих возможностей и желаний.