Балка монолитная: виды, маркировка, размеры и изготовление

железобетонные и монолитные виды, размеры и способы монтажа

Содержание статьи:

При обустройстве фундаментных оснований для современных строений проектом предусматривается использование усиливающих элементов. Один из них – фундаментная балка (ФБ), способная выдерживать значительные нагрузки от стен возводимого здания. Применение таких элементов позволяет защитить пористые стеновые материалы (кирпичные, например) от контакта с грунтом.

Содержание

Определение фундаментной балки и ее основные характеристики

Балки фундаментные

Балка фундаментная железобетонная – строительная конструкция, являющаяся несущим элементом для внутренних и наружных стен возводимых строений. Кроме того, она отделяет их от грунта – выполняет функцию гидроизоляционной защиты.

Основные характеристики:

  • возможность удерживать тепло;
  • морозостойкость;
  • устойчивость к воздействию внешних нагрузок.

Эти показатели существенно продлевают сроки эксплуатации возводимых конструкций. Способность выдерживать значительные нагрузки со стороны стен и перегородок позволяет использовать ФБ при обустройстве подвалов и фундаментов.

Размеры балок

По своим конструктивным характеристикам фундаментные балки различаются размерами: длиной основания, его высотой и шириной. Длина балок от 430 до 595 см. Ширина фундаментных изделий высчитывается по уровню боковых плоскостей – от 20 до 52 см. Высота всех разновидностей опорных плит составляет 45 см, за исключением отдельных марок: для ФБ 6-40 и ФБ 6-45, например, высота 30 см.

Предназначение ФБ

Железобетонные опорные балки широко применяются при возведении промышленных и сельскохозяйственных объектов. При их использовании отпадает необходимость в обустройстве дорогостоящего монолитного фундамента, используемого при строительстве жилых зданий. Армированные балки востребованы в следующих ситуациях:

  • обустройство самонесущих конструкций блочного или панельного типа;
  • возведение кирпичных стен с навесными панелями;
  • при сооружении сплошных простенков и фасадов с дверными и оконными проемами.

По месту установки строительные конструкции делятся на опорные, монтируемые под наружные стены, связывающие и обычные балки. Как альтернатива ленточному фундаменту сборные конструкции характеризуются простотой монтажа и низкой стоимостью.

Технологии изготовления балок

Изготовление монолитной фундаментной балки

По особенностям технологий изготовления ФБ делятся на следующие виды:

  • сборные;
  • монолитные;
  • комбинированные (сборно-монолитные).

Сборные ФБ широко применяются при возведении каркасных строений и облегченных конструкций. В отдельных случаях, когда предполагаемая нагрузка на фундамент превышает средний показатель, имеет смысл заливать ФБ на месте – применять монолитные балки.

Работы по их обустройству проводятся в полном соответствии требованиям нормативов по заливке монолитных фундаментных оснований из бетона. Они включают в себя следующие этапы:

  • подготовка опалубки;
  • сварка и закладка арматурного каркаса;
  • загрузка в опалубку бетонного раствора.

Перед заливкой монолитной ФБ согласно проектной документации наружу выводятся связующие элементы в виде стержней заданного размера и толщины. Они обеспечивают связку с элементами фундамента, если это предусмотрено проектом. Однако чаще всего такой жесткой связи монолитной ФБ с колоннами и фундаментом не предусматривается. Балочную опору в этом случае допускается делать не сплошной, а с технологическими разрывами. Такая возможность особо востребована при возведении стен на основе сэндвич панелей. Величина разрыва составляет незначительную величину (не более 50 мм). Образующийся зазор не бетонируется, а заполняется минеральной ватой, обеспечивающей нужный уровень теплоизоляции.

К преимуществам готовых монолитных ФБ относят простоту и высокую скорость монтажа. Для их укладки используются специальные петли, отливаемые на заводах по производству ж/б изделий, благодаря которым фундаментные балки допускается размещать в уступе стакана под колонну. При этом жесткое сочленение с фундаментной основой строения совсем не обязательно. И все же в ряде случаев для повышения устойчивости конструкции применяется метод обвязки ФБ хомутами (комбинированный способ).

При любом варианте фиксации балочной опоры для стен возводимого объекта необходим строгий контроль совпадения ее осевой линии и существующей разметки. От точности соблюдения этого требования и надежности самой балки зависит прочность и устойчивость всего строящегося здания.

ФБ по типу подбираются таким образом, чтобы по показателю допустимой нагрузки в точности соответствовать материалу, из которого изготовлены стены. Не будет ошибкой, если этот параметр у выбранных в качестве опоры железобетонных изделий имеет большее значение. Однако это приведет к неоправданному перерасходу средств, так как объемы затраченных материалов и их стоимость существенно увеличиваются. С другой стороны, снижение несущей способности опорной конструкции приведет к ухудшению устойчивости сооружения.

Технология монтажа фундаментных балок

Перед началом монтажных работ на все элементы строительных конструкций подготавливаются технологические карты (ТК). Монолитная фундаментная балка не является исключением. Только после оформления всех необходимых формальностей приступают непосредственно к монтажу.

  1. Производится разбивка осей здания согласно прилагаемым чертежам.
  2. Выемка грунта.
  3. Подготовка основания, а сразу вслед за этим – обустройство фундамента.

К монтажу ФБ приступают только после полной готовности последнего.

Железобетонные балки перекрытия: виды и применение

Железобетонные балки – это конструкции из бетона с железным армированием внутри, выполненные в формате длинных прямоугольников и предназначенные для повышения уровня прочности конструкции, всего здания. Обычно балки производят в заводских условиях, потом с использованием спецтехники доставляют на объект, где монтируют быстро и просто благодаря наличию специальных крепежных элементов.

Бетонная балка с армированием используется при строительстве производственных и жилых сооружений, разных конструкций для восприятия больших усилий, чаще всего связанных с изгибом. Балка ЖБИ дает возможность компенсировать высокие значения изгибающих моментов, гарантируя пропорциональное распределение усилий, длительный срок службы и надежность любой конструкции.

Часто балки используют при возведении фундамента под внутренними и капитальными стенами, в процессе формирования перемычек перекрытий, в процессе прокладки путей сообщения для трамваев, железнодорожного транспорта.

бетонная конструкциябетонная конструкция

Балки бетонные со стальными стержнями внутри производятся в стандартных размерах, конструкции, установленных по нормативам. Все виды балок изготавливают из тяжелых бетонов, с обязательным упрочнением арматурным каркасом. Предварительно напряженная арматура, залитая в бетонный раствор марок М300-М500 обеспечивает повышенную устойчивость изделий, делающих возможной компенсацию изгибающих моментов и поперечных усилий.

ЖБ балки обладают такими преимуществами:
  • Повышенный уровень прочности
  • Стойкость к высоким температурам, открытому огню
  • Стойкость к повышенному уровню влажности, коррозии
  • Ускоренный и упрощенный монтаж
  • Стойкость к изгибающим моментам, вибрационным нагрузкам
  • Практичность и облегчение проектирования конструкций

Из недостатков балок ЖБИ стоит упомянуть лишь такие, как: высокая масса и необходимость привлекать спецтехнику для выполнения работ, высокий уровень теплопроводности (если сравнивать с деревом, к примеру), немалая стоимость.

железобетонные балки перекрытияжелезобетонные балки перекрытия

Где используются

Железобетонные балки перекрытия используются на разных этапах строительства различных объектов, применяются в транспортной сфере и других, в процессе решения разнообразных задач.

Сфера применения ЖБ балок:
  • Создание надежной опорной поверхности в процессе строительства стен
  • Возведение опорного каркаса для перекрытия/кровли
  • Строительство объектов крупнопанельных проектов, производственной сферы
  • Формирование перемычек в зонах дверных/оконных проемов
  • Устройство подкрановых путей, эстакад, мостов, разного типа подъездных дорог, аэропортов
  • Прокладка магистралей сообщения для ж/д составов, трамваев

Железобетонная балка перекрытия используется повсеместно – там, где необходимо обеспечить высокую прочность и надежность конструкции, долговечность и стойкость к любым негативным факторам, высокую скорость монтажа.

монтаж железобетонных балокмонтаж железобетонных балок

Предъявляемые требования к балкам

Современные ЖБИ балки отличаются по типу, форме, размеру, для каждого вида конструкции выставляются свои требования и нормативы.

Самые популярные сегодня балки – фундаментные и стропильные. Стропильная балка используется в строительстве крыши, фундаментная – основания. Абсолютно все виды ЖБ балок отличаются общими характеристиками (стойкость, прочность, долговечность, простота монтажа, надежность и т.д.).

Основные требования к балке ЖБ:
  • Прочность – зависит от места использования балки и ее типа: для чердачных конструкций и разного типа жилых помещений установлены предельные нагрузки в 105 кг/м2, для межэтажных перекрытий и формирования цокольных этажей показатель равен 210 кг/м2.
  • Жесткость – для чердачных конструкций показатель равен 1 к 200, для межэтажных перекрытий – 1 к 250.
  • Тепло- и звукоизоляция – бетонная балка перекрытия должна обеспечивать соответствующие по требованиям к помещению (указываются в нормативных документах) параметры. Для повышения теплоизоляционных характеристик предполагается подбор типа заполнителя проемов между балками и обшивка самого элемента.

Все требования прописаны в ГОСТ 13015-2012. Периодические испытания железобетонных изделий по жесткости, прочности, стойкости к трещинам нагружением по ГОСТ 8829 проводятся до начала производства продукции в каждом случае внесения конструктивных изменений либо при усовершенствовании технологии производства.

Виды

ЖБ балки перекрытия классифицируют по нескольким основным параметрам: ширина пролета, тип сооружения, шаг колонны. Также в расчет берут размер, конфигурацию, различные особенности конструкции. Так, по форме балки могут быть прямоугольными (стандарт), трапециевидными, тавровыми, двутавровыми, полыми.

Классификация балок по способу производства:
  • Сборные железобетонные, которые производят в условиях завода – у них прямоугольное или тавровое сечение.
  • Бетонные, которые отливаются непосредственно на объекте – обычно их используют для укрепления монолитных конструкций.
  • Монолитно-сборные балки из бетона – сочетают оба метода.

По типу конструкции весь спектр изделий ЖБИ принято делить на: односкатные, обычные или решетчатые двускатные, стропильные с находящимися параллельно рельсовыми креплениями (они нужны для фиксации спецоборудования).

балки железобетонные размерыбалки железобетонные размеры

Сборные ЖБИ могут быть криволинейными либо ломаными. Применяются в создании надежных и прочных пролетов (где предполагаются большие нагрузки) – в цехах с крановой спецтехникой, складских помещениях, промышленных предприятиях и т.д.

Бетонные балки перекрытия по сфере применения:
  • Обвязочные – для создания перемычек проемов между монолитами стен
  • Двутавровые – применяются в строительстве разного типа крупнопанельных, промышленных зданий, так как гарантируют повышенный уровень прочности (и стоимость их высока)
  • Решетчатые – для создания эстакад
  • Подкрановые – для балансировки функционирования подъемных кранов
  • Фундаментные – для формирования качественного сплошного основания
  • Стропильные – из них делают кровлю зданий с одним этажом

Сегодня наибольшей популярностью пользуются такие разновидности (виды конструкций): тавровые, межэтажные (обычно прямоугольные) балки, которые равномерно распределяют на плиты перекрытий нагрузки, сохраняя их ровными. Тавровые бетонные конструкции используются в создании скатной/плоской кровли, гарантируют практичность, долговечность, надежность строения.

Маркировка и размеры

Все железобетонные балки маркируются по стандартам. Буквы обозначают типоразмер: железобетонные стропильные балки с находящимися параллельно поясами обозначаются буквосочетанием БСП, железобетонные балки стропильные односкатные обозначаются как БСО, двускатные – БСД. БП – это подстропильные балки.

Кроме букв, в маркировке также используют цифры. Стандартная маркировка предполагает обозначение, реализованное в трех группах букв и цифр. Обозначаются тип (буква), размер, перекрываемый пролет (указывается в метрах арабскими цифрами).

Также маркировка включает информацию про идентификацию категории в соответствии с несущей способностью, классом прутьев для армирования, марки бетона. Дополнительные характеристики (серия, особенности применения, нюансы конструкции и т.д.) также указываются.

Вне зависимости от сферы применения железобетонных балок, габариты, размеры обозначаются в трех параметрах. Расчет железобетонной балки осуществляется с использованием каждого из них.

Размеры и габариты балки – обозначение:
  • Длина (L) – параметр должен превышать длину пролета на 40 сантиметров и выступать за края опорных частей минимум по 20 сантиметров на несущие стеновые конструкции.
  • Высота (Н) – величина равна минимум 5% длины или составляет 1/20 ее часть.
  • Ширина (В) – данный параметр соотносится с высотой в пропорции 5:7.

маркировка бетонных балокмаркировка бетонных балок

Изготовление балок

Бетонная балка перекрытия – изделие, которое проще всего заказать уже готовым с завода. Но бывают случаи, когда появляется необходимость сделать балки самостоятельно – так, если доставить их в Москву с ближайшего завода несложно, то в дальние регионы порой доставка обходится слишком дорого.

Для производства железобетонных балок необходимо тщательно выполнить расчеты, составить чертежи. Сам процесс сравнительно несложный, но требует обязательного соблюдения технологии.

Процесс производства железобетонной балки:
  • Создание опалубки из фанеры 1-2 сантиметра или деревянных досок толщиной 2.5-4 сантиметра. Опалубка выполняется того размера, который определен для балок. Внутренняя часть конструкции обклеивается пленкой.
  • Армирование из 4 цельных стальных прутьев диаметра 12-14 миллиметра. В случае выполнения сопряжения обязателен нахлест в 80 сантиметров и обвязка этого места проволокой. Арматура располагается таким образом, чтобы со всех сторон ее окружал слой бетона толщиной минимум 5 сантиметров (обычно используют фиксаторы из пластика).
  • Заливка опалубки бетонной семью марки минимум М300 – в один прием, беспрерывно. После заливки изделие накрывается гидроизоляционным материалом. При реализации работ в жаркую пору бетон поливают водой каждые сутки, созревает конструкция около 2 недель.

Таким образом можно изготовить балки любой конфигурации, размера – под любые типы перекрытий, для выполнения кровли, фундамента, создания пола, дверных или оконных проемов и т.д.

виды железобетонных балоквиды железобетонных балок

Рекомендации по выбору

При выборе железобетонных балок необходимо ориентироваться на основные свойства и характеристики, нужные параметры. Среди основных обычно учитывают такие: паро/гидро/звукоизоляция, теплозащита, огнестойкость. Что касается размера и габаритов, то тут тоже важно определиться с главными показателями.

Конструкция ЖБИ должна максимально отвечать требованиям в соответствии с конструкцией элемента/сооружения. Так, для каркаса стен на фундамент столбчатого типа вес сплошного перекрытия по железобетонным балкам будет огромен. В то же время, пустотелые балки в сплошном доме не станут гарантией нужного уровня безопасности здания.

В процессе монтажа конструкции обязательно точно просчитывают все сжатые и растянутые зоны, влияющие на прочность железобетона.

В процессе сооружения межэтажной плиты арматура в ЖБ балках должна находиться именно в зонах растяжения. Это даст нужный уровень надежности.

прогибы балокпрогибы балок

Монтаж и установка

Все работы с железобетонными балками выполняются сравнительно несложно. Их нужно уметь точно фиксировать, понимая особенности сооружения. В первую очередь, до установки выполняют подготовку – все осевые рейки покрывают краской, детали зачищают.

Обычно железобетонные балки устанавливают краном, поднимая их за предусмотренные при отливке монтажные петли, крепящиеся к стропам с двух сторон (с каждой по 2 крепежа). Размер строп зависит от длины самой балки.

Монтаж двутавровой балки осуществляется с транспортного средства: балка поднимается благодаря траверсным крюкам, поддерживается оттяжками (чтобы не ударить о колонну тяжелой конструкцией), при необходимости выравнивается домкратом.

Железобетонные подкрановые балки монтируются на подготовленные специальные прокладки, крепятся болтами. Потом выполняется геодезическая выверка и конструкцию фиксируют окончательно.

При условии правильного выбора на основе верных расчетов и качественного монтажа железобетонные балки способны обеспечить необходимые прочностные характеристики конструкции, гарантируя ей долговечность и надежность.

устройство и технология монтажа монолитной плиты

Перекрытие – один из самых важных несущих элементов дома. Именно на него и на фундамент приходится вся основная нагрузка дома (люди, мебель, техника), которая передается на другие строительные элементы – балки, стены и ригели.

Крайне важно, чтобы все силы напряжения в здании были грамотно распределены, ведь от этого зависит его долговечность, надежность и безопасность для проживания людей. Так, одна из самых проверенных временем конструкций – монолитное перекрытие в его классическом, облегченном и модифицированном виде. Чтобы понять технологию изготовления всех его трех вариантов, мы подготовили для вас подробные мастер-классы и видеоуроки!

В современных домах к перекрытию предъявляются особые требования. Наверняка вас не удивит наличие джакузи на втором этаже, или установка тяжелого оборудования. А потому в идеальном варианте перекрытие должно быть хорошо утеплено, звукоизолированно, надежно и обходиться в разумных пределах стоимости.

От того, насколько это перекрытие выполнено грамотно, будет зависеть напрямую долговечность и надежность всего дома. К сожалению, и до сегодняшнего дня слышно о случаях, когда перекрытие не выдерживает.

Так, например, не так давно рухнул целый второй этаж с индийскими студентами. И нет более досадной ситуации, когда построен новый дом, куда вложено немало средств и сил, а по стенам начинают идти трещины.

Сегодня в России чаще всего обустраивают деревянное перекрытие, железобетонные плиты и монолитную плиту. И монолитное перекрытие считается одним из самых надежных.

Даже при взрыве бытового газа его запас прочности исчерпывается не сразу, а потому оно не обрушивается в первые часы и позволяет быстро провести эвакуацию. И от огня оно не будет ни плавиться, ни гореть. А выглядит его устройство изнутри вот как:

При помощи монолитных перекрытий особенно удобно перекрывать помещения любой конфигурации. Например, вы решили, чтобы у дома были необычные углы, или в качестве отдельного эркера будет выступать шикарная многоугольная кухня. В таком случае накрыть такую часть дома прямоугольной плитой не получится. А вот согнуть металлическую арматуру нужной формы и залить ее бетоном – легко.

Это – важный момент! Современные архитекторы часто говорят о том, что геометрия современных домов далека от прямоугольника. И правда, эркеры, выступы и вычурные криволинейные участки доставляют немало проблем, когда нужно думать о надежном перекрытии. Например, обычными плитами замостить нечто подобное довольно сложно, их минимум придется резать. 

Мало того, что это делает работы более трудозатратными, но еще и требует применение крана, который будет укладывать такие плиты. А для крана уже нужны подходящие подъездные пути, которыми обычно не могут похвастать загородные постройки. Тогда как для заливки перекрытия даже большой площади достаточно бетономешалки и насоса.

Среди недостатков отметим значительный вес такого перекрытия и большой расход бетона. Хотя в строительстве, как говорится, легкости не ищут.

Давайте сначала рассмотрим конструкцию и изготовление классического монолитного перекрытия, а уже за тем его более новые виды.

В основе такого перекрытия – прочная, крепко связанная арматура, которая служит чем-то вроде скелета перекрытия. Прежде, чем вы приступите к заливке, вам нужно будет связать между собой прутья.

Причем существует немало способов и видов такой вязки, а также ее можно проделывать вручную или при помощи специального оборудования. Если у вас есть время, желание и помощники, вы легко обучитесь этому мастерству. 

А это видео поможет вам разобраться, вязать прутья или лучше варить, и как правильно это делать:

Монолитная балка — фундамент повышенной прочности
  • Монтаж фундамента
    • Выбор типа
    • Из блоков
    • Ленточный
    • Плитный
    • Свайный
    • Столбчатый
  • Устройство
    • Армирование
    • Гидроизоляция
    • После установки
    • Ремонт
    • Смеси и материалы
    • Устройство
    • Устройство опалубки
    • Утепление
  • Цоколь
    • Какой выбрать
    • Отделка
    • Устройство
  • Сваи
    • Виды
    • Инструмент
    • Работы
    • Устройство
  • Расчет

Поиск

Портал о фундаментах Портал о фундаментах Фундаменты от А до Я.
  • Монтаж фундамента
    • ВсеВыбор типаИз блоковЛенточныйПлитныйСвайныйСтолбчатый

      Фундамент под металлообрабатывающий станок

      Устройство фундамента из блоков ФБС

      Заливка фундамента под дом

      Характеристики ленточного фундамента

  • Устройство
    • ВсеАрмированиеГидроизоляцияПосле установкиРемонтСмеси и материалыУстройствоУстройство опалубкиУтепление

      Устранение трещин в стенах фундамента

      Как армировать ростверк

      Необходимость устройства опалубки

      Как сделать гидроизоляцию цоколя

  • Цоколь
    • ВсеКакой выбратьОтделкаУстройство

      Отделка фундамента камнем

      Выбор цокольной плитки для фасада

      Что такое цоколь

      Как закрыть винтовые сваи

  • Сваи

Монолитная балка перекрытия с 5% скидкой за услуги

Устройство монолитных балок

Важной частью возведения любого сооружения является устройство монолитных перекрытий и бетонных колонн. И в этом процессе особое внимание уделяется бетонированию монолитных балок, которые представляют собой армированную конструкцию прямлугольного сечения. Устройство монолитных балок необходимо осуществлять после проведения бетонных работ на колоннах и стенах, поскольку вся смесь должна пройти осадку.

Вопреки мнению, сложившемуся среди недостаточно квалифицированных сотрудников строительной отрасли, процессу устройству монолитных балок необходимо уделять особое внимание. Монолитная балка перекрытия, эта, небольшая на первый взгляд, деталь выполняет важную функцию, от которой зависит прочность и несущая способность всей конструкции монолитного перекрытия.

Компания «Стройпроект-Монолит» готова предложить работы под ключ для создания максимально прочной конструкции монолитных балок перекрытия. Мы подбираем материалы индивидуально для каждого объекта, проводим необходимое армирование в зависимости от назначения балки, предлагаем оптимальные цены. Обращайтесь. Устройство монолитных балок будет проведено в считанные часы с полной гарантией качества.

Монолитная балка перекрытия прослужит долго. 

Балки монолитные железобетонные

Чтобы возведенный объект мог эксплуатироваться на протяжении долгих лет, балки монолитные железобетонные, необходимо доверить настоящим профессионалам. Одними из лидеров современного строительного рынка является наша компания «Стройпроект-Монолит».

Более семи лет мы занимаемся монолитными работами, и каждый проект для нас – это возможность доказать нашим клиентам свой профессионализм и высокое качество предоставления услуг. Почему доверить балки монолитные железобетонные необходимо именно нашей компании?

icon_pt Мы отличаемся от своих конкурентов ценовой политикой. Вы можете сами в этом убедиться, изучив цены на наши услуги или запросив расчет у наших специалистов.

icon_pt Оперативность в выполнении заказов. Все монолитные работы выполняются нашей командой максимально быстро, и при этом с полным соблюдением строительных норм и правил.

icon_pt Наша компания готова предложить своим клиентам индивидуальные и выгодные условия.

icon_pt Наши специалисты всегда готовы помочь Вам. Вы хотите получить бесплатную консультацию от специалистов? Просто закажите обратный звонок или самостоятельно свяжитесь с нами – мы ответим на все вопросы.

icon_pt Гарантия качества. В своей работе мы используем современное оборудование и высококачественные материалы, благодаря чему мы абсолютно уверены в отличном качестве наших услуг.

Монолитные жб балки

Требуется качественные монолитные жб балки? Специалисты из компании «Стройпроект-Мнолит» уже готовы помочь Вам подобрать лучший вариант сечения на монолитные жб балки! Мы проведем все необходимые работы в самые оптимальные сроки, сохранив при этом высокое качество. жб балки.

Армирование на монолитные жб балки, будет произведено в соответствии с нормативной документацией и проектом.

Балочный монолитный участок

Последний тип монолитных участков – балочный. Когда участок слишком большой или слишком нагружен, и плиты перекрытия не справляются с его весом, можно сделать независимый от плит перекрытия монолитный участок балочного типа, который точно так же как и плиты перекрытия опирается на две несущие стены.

В балочном участке есть два варианта расположения: с плитой сверху и с плитой снизу. Если это междуэтажное перекрытие, то плиту лучше расположить сверху, на низ зашить конструкцией потолка. А если этаж последний, то плиту рациональней сделать снизу. Выбирать конструкцию нужно по ситуации.

Почему в монолитном участке нужны балки? Казалось бы, он одинаковой длины с плитой перекрытия, на него действует та же нагрузка (несколько больше только собственный вес из-за отсутствия пустот как в плитах). Почему бы не сделать его в виде плоской плиты такой же толщины, как соседние сборные плиты? Секрет в том, что плиты заводского изготовления армируются предварительно напряженной арматурой, и их несущая способность намного больше, чем у плит без предварительного напряжения – таких, как монолитный участок. Конечно, если расстояние между несущими стенами небольшое (метра три), то можно рассчитать и плоский монолитный участок. Но нужно очень тщательно выполнить расчет, особенно по второй группе предельных состояний (на трещиностойкость и прогибы).

Как рассчитать балочный монолитный участок?

Прежде всего, нужно собрать нагрузки – точно так же, как описано для монолитного участка, опирающегося на две сборные плиты. Задавшись габаритами плиты и балок, нужно посчитать их собственный вес, если вы планируете считать вручную. Затем расчет проходит в два этапа:

1) выполняется расчет плиты, опирающейся по краям на балки. Эта плита считается не как шарнирно опирающаяся, а как защемленная (т.к. связь с балками у нее жесткая), поэтому следует обратить внимание, что формула нахождения моментов и поперечных сил для этой плиты будет отличаться от формулы для шарнирно опирающегося плоского монолитного участка. Расчетная длина плиты равна расстоянию между балками в свету плюс 2/3 ширины балки. Плиту нужно рассчитать по первому и второму предельному состоянию. Также необходимо учесть, что из-за защемления в плите нужна как нижняя (пролетная), так и верхняя (надопорная) арматура. Считать плиту можно по тому плану, который приведен в расчете плоского монолитного участка выше. В ней так же условно вырезается 1 метр, и расчет ведется для этой плиты метровой ширины, опирающейся по двум сторонам на балки.

2) выполнить расчет балки, на которую опирается плита. Балки в монолитном участке располагаются по краям и опираются на две стены. На каждую балку приходится нагрузка от половины плиты монолитного участка. Но собирать нагрузки повторно не нужно. При расчете плиты мы получили реакции на опоре, которые и будут равны нагрузке на балку. Также необходимо учесть крутящий момент от того, что плита опирается на балку лишь с одной стороны. Рассчитывается балка по тому же алгоритму, который описан выше. Опирание у балки – шарнирное.

Армирование балочного монолитного участка

Когда расчет выполнен, следует законструировать балочный монолитный участок. Балки в нем армируются нижней рабочей арматурой (количество стержней – по расчету), верхней продольной арматурой и поперечной арматурой в виде плоских сварных каркасов или вязаных открытых хомутов. Если выбирается вариант армирования в виде плоских сварных каркасов, и если позволяет сварочное оборудование (сварка должна быть только контактной, ручная дуговая запрещена), то можно объединить нижнюю и верхнюю продольную с поперечной в один плоский каркас, как это показано на рисунке.

Плита армируется двумя сетками – нижней и верхней.

Главное – выдержать защитные слои бетона до рабочей арматуры, не менее 25 мм.

Ниже на рисунке показаны два балочных монолитных участка одинаковой ширины, но разной длины. Первый участок имеет длину (расстояние в свету между несущими стенами) 3,4 м, а второй – 6,0 м. Как видите, высота балок при этом очень отличается – 310 мм для первого и 530 мм для второго. Эти размеры получились по результатам расчета по второму предельному состоянию – чтобы прогиб балок не превышал максимально допустимый. Обратите внимание на важность расчета по второму предельному состоянию.

Балки этого монолитного участка армируются плоскими каркасами КР-1 (нижняя рабочая арматура – десятка), которые объединены в пространственные каркасы с помощью установки стержней диаметром 8 мм вверху и внизу.

Плита армируется двумя сетками из гладкой шестерки. Стержни верхней сетки нужно завести до края участка, нижние достаточно завести на 50 мм.

Каркас сваривается контактной сваркой. Если оборудование не позволяет сваривать стержни разных диаметров, можно сварить весь каркас из шестерки, а при установке арматуры просто подвязать внизу рабочую десятку (для данного каркаса).

Этот балочный монолитный участок значительно массивнее из-за приличной длины в 6 метров. Высота балок у него 530 мм, ширина тоже больше – 200 мм. Армируется он по тому же принципу, что и первый участок. Только арматура в нем большего диаметра – 16 вместо 10 мм.

Если нет возможности сделать сварные каркасы, можно пойти классическим путем устройства вязаной арматуры: два стержня внизу, два вверху – и все это обвязывается хомутами из гладкой шестерки с нужным шагом. Хомуты желательно делать открытыми вверху, хотя замкнутые тоже допускается.

Вообще, балочные монолитные участки крупногабаритные, массивные и сложные в исполнении. Их делают редко, но если возникла такая необходимость, то они послужат надежно и долговечно.

Содержание:

Виды монолитных участков в сборном перекрытии.

Монолитный участок между двумя сборными плитами.

Как рассчитать монолитный участок, опирающийся на две плиты?

Монолитный участок между сборной плитой и стеной.

Балочный монолитный участок.

Монолитные участки по металлическим балкам с плитой сверху.

Монолитные участки по металлическим балкам с плитой снизу.

Расчет монолитных участков по металлическим балкам.

class="eliadunit">
Добавить комментарий
Из чего состоят монолитные ребристые перекрытия с балочными плитами?

Монолитные ребристые перекрытия состоят из плит, второстепенных балок и главных балок, которые бетонируются вместе и представляют собой единую конструкцию. Плита опирается на второстепенные балки, а второстепенные — на главные балки, опорами которых служат колонны и стены (рис. 9.5, а).

Проектирование монолитного перекрытия включает в себя компоновку конструктивной схемы, расчет плит, второстепенных и главных балок, их конструирование.

При компоновке выбирают сетку и шаг колонн, направление главных балок, шаг второстепенных балок. Это производится с учетом назначения сооружения, архитектурно-планировочного решения, технико-экономических показателей и т.п. Главные балки располагаются параллельно продольным стенам или перпендикулярно им (рис. 9.5, б, в) и имеют пролет l1 = 6…8 м. Первое решение выгодно при необходимости лучшей освещенности потолка, второе целесообразно при больших оконных проемах и необходимости обеспечить жесткость здания в поперечном направлении. Пролет второстепенных балок l2=5…7м, плит l=1,5…3 м. По экономическим соображениям принимают такое расстояние между балками, чтобы толщина плиты была возможно меньшей, но не менее значений, указанных в § 4.1. Высота сечения второстепенных балок составляет (1/12…1/20)l2, главных (l/8…1/15)l1, ширина сечений балок b = (0,4…0,5)h. Перекрытия, как правило, выполняют из бетона класса В15 и армируют арматурной проволокой классов Вр-I, B-I и стержневой арматурой классов А-II, А-III.

Рис. 9.5. Конструктивные схемы монолитных ребристых

перекрытий с балочными плитами:

1 — плита; 2 — второстепенная балка; 3 — главная балка; 4 — колонна

■ Расчет и конструирование балочной плиты. 

Различают плиты монолитных перекрытий балочные и опертые по контуру. В балочных плитах, характеризуемых соотношением ly/lx>2, кривизна плиты и изгибающие моменты от нагрузки значительно больше в поперечном направлении, чем в продольном (рис. 9.6, а). Поэтому изгибом в продольном направлении пренебрегают. В плитах, опертых по контуру, необходимо учитывать изгиб в обоих направлениях. В ребристых перекрытиях наиболее часто встречаются балочные плиты. Для расчета таких плит выделяют полосу шириной 1 м (рис. 9.5, б, в) и рассматривают ее как неразрезную балку, опертую на второстепенные балки и наружные стены. Расчет плиты производят с учетом перераспределения усилий, при этом в целях упрощения конструирования принимают (см. рис. 9.6, б):

в первом пролете и на первой промежуточной опоре

в средних пролетах и на средних опорах

Рис. 9.6. Расчетная схема и армирование монолитных балочных плит

 

Расчетное значение средних пролетов принимают равным расстоянию между гранями второстепенных балок l02 = l2—b, крайних пролетов (при свободном опирании одного конца плиты на стену) — расстоянию между гранью ребра балки и осью опоры на стене l01=l1—0,5b.

В балочных плитах, окаймленных по контуру балками, горизонтальным смещениям опорных сечений препятствует распор Н, возникающий вследствие жесткости этих балок и повышающий несущую способность плиты (см. рис. 9.6, б). Учитывают это явление путем снижения моментов в средних пролетах и на средних опорах на 20%. Площадь арматуры в расчетных сечениях определяют как для прямоугольного сечения с одиночной арматурой шириной b=100 см и высотой hf.

Расчет плит по наклонным сечениям не производят, так как практически всегда соблюдается условие (4.33).

Армирование многопролетных балочных плит осуществляют, как правило, сварными рулонными сетками. При этом для плит с hf=6…10 см обычно применяют непрерывное армирование (рис. 9.6, г) рулонными сетками с продольной рабочей арматурой (d≤5 мм), а для плит с hf>10 см — раздельное армирование (рис. 9.6, д) плоскими или рулонными сетками с поперечной рабочей арматурой. При непрерывном армировании основную арматуру с площадью As подбирают по моменту ql  /16, а в первом пролете и над первой опорой устанавливают дополнительную арматуру ΔAs, подбирая по моменту ΔM=ql  /11-ql /16.

При сложном форме плит, наличии неупорядоченных отверстий, реконструкции возможно применение вязаных сеток.

■ Расчет и конструирование второстепенной балки. 

Второстепенную балку рассчитывают как неразрезную конструкцию, опирающуюся на главные балки и наружные стены на равномерно распределенную нагрузку (g1 + v), передаваемую плитой с полосы bf (см. рис. 9.5, б, в), и нагрузку от собственной массы g2 балки q = (g1 + v)bf+g2.

Изгибающие моменты и поперечные силы при равных или отличающихся друг от друга в пределах 20% пролетах определяют с учетом перераспределения усилий по формулам: в первом пролете M1 = ql  /11; на первой от края опоре Мв=ql  /14; в остальных пролетах и над опорами M = ql  /16; QA=0,4ql01; QB,l=0,6ql01; на первой промежуточной опоре справа и на всех остальных опорах QB,r=Q = 0,5ql02, где l0i — расчетный пролет второстепенной балки, принимаемый равным расстоянию в свету между главными балками, а при опирании на наружные стены расстоянию от оси опоры на стене до грани главной балки (рис. 9.7, а).

Для определения отрицательных моментов в пролетах и рационального размещения арматуры по длине второстепенной балки рекомендуется строить огибающие эпюры моментов. При этом учитывают разгружающее влияние главной балки, создающей дополнительное закрепление на опорах [13]. Размеры сечения уточняют по моменту на первой промежуточной опоре, принимая ξ = 0,35, тогда h0 = 1,8  . Затем унифицируют размеры и подбирают рабочую арматуру в расчетных нормальных сечениях: в первом и средних пролетах — как для таврового сечения, на первой промежуточной и средних опорах — как для прямоугольного шириной b. На действие отрицательного момента в средних пролетах расчет ведут как для прямоугольного сечения. Расчет поперечного сечения выполняют для трех наклонных сечений: у крайней свободной опоры (на QA) и у первой промежуточной опоры слева и справа (на QB,l, QB,r).

Второстепенные балки армируют в пролете сварными каркасами, которые доводят до опор элемента и соединяют с каркасами следующего пролета стыковыми стержнями d1>0,5d, заводимыми за грани балки, в каждый пролет на длину не менее 15d1. На промежуточных опорах балки армируют узкими сетками b = 400…600мм или широкими сварными сетками с поперечной рабочей арматурой, раскатываемыми над главными балками. Если сеток две, то они в целях экономии стали смещаются друг относительно друга (рис. 9,7, а).

■ Расчет и конструирование главных балок. 

На главную балку передаются постоянные и временные сосредоточенные нагрузки от второстепенных балок, равные их опорным реакциям (без учета неразрезности). Кроме того, учитывается собственная масса главной балки, которую разрешается приводить к сосредоточенным грузам, приложенным в местах опирания второстепенных балок и равным массе участков главной балки между второстепенными балками.

В расчетном отношении главная балка монолитного ребристого перекрытия рассматривается как неразрезная, загруженная сосредоточенными грузами. Изгибающие моменты и поперечные силы определяют с учетом перераспределения усилий. Размеры сечений главной балки уточняют по моменту у грани колонны, тогда h0 = 1,8  ; h=h0+(6…8) см, так как над главными балками располагается арматура плиты и сеток второстепенных балок. Расчетное сечение главных балок принимают в пролете — тавровое, на опоре—прямоугольное. В пролете главную балку армируют 2…3 плоскими каркасами, соединенными перед установкой в пространственный каркас (рис. 9.7, б). При наличии третьего каркаса его обычно не доводят до грани опоры, обрывая в соответствии с эпюрой моментов. На опоре главная балка армируется двумя самостоятельными каркасами с рабочей арматурой вверху.

 

Рис. 9.7. Конструирование второстепенных и главных балок:

1 — второстепенная балка; 2 — главная балка; 3 — колонна

На главную балку нагрузка от второстепенной передается через сжатую зону последней (рис. 9.7, в). Эта нагрузка воспринимается поперечной арматурой главной балки, а при необходимости ставятся дополнительные сетки. Длина зоны, в пределах которой учитывается поперечная арматура, воспринимающая опорную реакцию второстепенных балок, определяется по формуле a = 2hs+b (см. § 6.3).

Необходимая площадь рабочей арматуры см. формулу (6.5)]

где F — реакция опоры второстепенной балки; h0 — рабочая высота главной балки.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

  • Как усилить железобетонные конструкции: описание,фотоКак усилить железобетонные конструкции: описание,фото
  • Как выбрать вентилятор — какой мощности?Как выбрать вентилятор — какой мощности?
  • Какая температура должна быть в домашнем холодильникеКакая температура должна быть в домашнем холодильнике
  • 15 планов ванной комнаты, которые вы можете использовать15 планов ванной комнаты, которые вы можете использовать
  • Как временно закрепить стенки выемок, защитить откосы и уплотнить грунт?Как временно закрепить стенки выемок, защитить откосы и уплотнить грунт?
  • Лучшие кухонные потолочные люстры на 2020 годЛучшие кухонные потолочные люстры на 2020 год
  • Как правильно пострить деревянный дом? Ошибки при строительстве загородного дома.Как правильно пострить деревянный дом? Ошибки при строительстве загородного дома.
  • Как правильно смонтировать сайдинг на стенах фасада дома своими руками.Как правильно смонтировать сайдинг на стенах фасада дома своими руками.
  • Воздушная строительная известь: виды,описание,фото,видео.Воздушная строительная известь: виды,описание,фото,видео.
  • Швеллер 24:описание,вес,размер,фото,маркировкаШвеллер 24:описание,вес,размер,фото,маркировка
  • швеллер 20: размеры,описание,характеристики,параметры,изготовление ,фотошвеллер 20: размеры,описание,характеристики,параметры,изготовление ,фото
  • Акриловая штукатурка: достоинства и недостаткиАкриловая штукатурка: достоинства и недостатки
90000 Beam me up, Scottie | Monolithic Dome Institute 90001 90002 This Unique Retail Opportunity is located in a high-traffic area about 45 miles south of Dallas 90003 90004 The 2856 square foot "Starship Pegasus" in this town about 45 miles south of Dallas. The Starship is a Monolithic Dome located adjacent to Interstate 35 in Italy, less than a half mile from Monolithic's headquarters in Italy. 90005 90004 Listed as a certified roadside attraction on the website www.roadsideamerica.com, the Starship is one of two roadside attractions in Italy.The other one is Monolithic's production facility, the giant caterpillar "Bruco". Built in 2005, the Starship was built as a restaurant and game room, and built up a sizeable Internet following because of its pizzas, which were some of the best in the area. Although the Starship closed several years ago, the website for the restaurant is still active. 90005 90004 According to its website, the original Starship was Phase I of a multi-phase plan that included a lecture hall, a spaceflight museum, a hotel and convention center, and a high-tech exhibit hall.Ultimately, the combination of a bad economy and rural location doomed the project. 90005 90004 However, as with so many other innovative ideas, timing is critical. Today the location is beginning to boom, with extensive Interstate 35 redevelopment combining with more interest in the areas south of Dallas to create a development boom that is approaching Italy. The traffic counts on Interstate 35 next to the property have now climbed to a a very high 31,000 cars daily. 90005 90004 There are now restaurants / truck stops / travel stops on three of the four corners adjacent to the Starship.Just another example of being three years too early. 90005 90004 The Starship is fully outfitted as a restaurant or fast food operation. It has a complete kitchen, a large open space dining and entertainment area, a large walk-in freezer, a security system, and serving and food preparation areas. All the new operator needs is to move in whatever appliances are needed, and he's off to where few men have ever gone. 90005 90004 In spite of the out-of-this world appearance of these unique properties, Monolithic Domes make a tremendous amount of sense in today's greener real estate market.They're incredibly energy-efficient and well-insulated. Even in the middle of the day in 105 degree heat, and the dome is still quite comfortable inside. Besides, they're virtually indestructible. FEMA actually provides funds in some localities to build these types of domes as multipurpose buildings for schools or civic buildings. They're listed as emergency shelters for the community and are hurricane- and tornado-resistant. 90005 90004 The dome sits on a half-acre with an adjacent 7 acres also part of the offering.All told, there is almost 1,000 feet of frontage on the IH-35 service road. 90005 90020 For more information, contact: 90021 90004 Ted W. Dang CPM / CCIM 90023 Commonwealth Real Estate 90023 1305 Franklin St # 500 90023 Oakland, Ca. 94612 90023 (510)832-2628 × 222 90023 (510)834-7660 fax 90005 .90000 PPT - The first beam test of a monolithic particle pixel detector in high-voltage CMOS technology PowerPoint Presentation 90001 90002 90003 90004 The first beam test of a monolithic particle pixel detector 90005 in high-voltage CMOS technology Ivan Peric, Christian Takacs, Jörg Behr , Franz M. Wagner, Peter Fischer University of Heidelberg This work draws on the results from an ongoing research project commissioned by the Landesstiftung Baden-Württemberg 90006 90007 90008 90003 90004 Monolithic pixel detectors in high-voltage CMOS technology 90005 Main features: Easy to implement (standard CMOS technology used), radiation hard and fast Allow in-pixel signal processing (CMOS) Can be very thin (thinner than 50 μm) Possible applications: particle tracking in the case of high occupancy and harsh radiation environment such as in LHC ( upgrade) Introduction 90006 90007 90014 90003 90004 Introduction 90005 • First test beam results • First irradiation results DESY CE RN (SpS) FRM II 90006 90007 90020 90003 90004 High-voltage monolithic detectors 90005 High-voltage monolithic detectors 0V drift <-60V 10 μm tcoll << 100ps • Idea - use high-voltage P / N junctions as sensor • Idea - place the (CMOS) electronics inside the N-well • Collection speed • Radiation hardness diffusion MAPS (as comparison) 90006 90007 90026 90003 90004 High-voltage monolithic detectors 90005 High-voltage monolithic detectors drift Rad.damage • Idea - use high-voltage P / N junctions as sensor • Idea - place the (CMOS) electronics inside the N-well • Collection speed • Radiation hardness Rad. damage MAPS (as comparison) 90006 90007 90032 90003 90004 HVD types 90005 Binary information Type A Binary readout Analog information Type B Analog readout Rolling shutter addressing Similar to 3D detectors !!! RO chip Analog information Type C Capacitive readout 90006 90007 90038 90003 90004 HVD types 90005 Binary information • In-pixel signal processing • Time measurements possible (fast readout) • Leakage current compensation (+ rad.hardnes)  Larger pixels  Larger capacitance  Static current consumption Analog information • Smaller pixels • Smaller capacitance  No static current consumption  Time measurements not possible  Leakage current added to signal (- rad. hardnes) Testbeam !!! RO chip Analog information • Any kind of in-pixel signal processing possible (hybrid detector) • Radiation tolerant layout can be easily implemented  Slightly increased noise because of capacitive transmission 90006 90007 90044 90003 90004 Type A 90005 3.3 V CR-RC Comparator FF Bus driver CSA RAM Readout bus 4-bit tune DAC AC coupling 220 fF (50 e ENC measured) N-well 15 μm 40 μm P-substrate -60 V 90006 90007 90050 90003 90004 Type A 90005 90006 90007 90056 90003 90004 Type B 90005 2 V 3.3 V Readout bus ResetNWB ResB SelB AC coupling 10 fF (90 e ENC measured) N-well 12 μm 9 μm P-substrate -60 V 90006 90007 90062 90003 90004 Type B 90005 90006 90007 90068 90003 90004 Type C 90005 Readout chip 3.3 V CR-RC CSA RAM AC coupling 100 fF (system: 80 e ENC measured) - sensor 30 e ENC! N-well 15 μm 35 μm P-substrate -60 V 90006 90007 90074 90003 90004 The "Taki" chip 90005 • 128X128 pixel-matrix - pixel size 21X21μm2 • The chip can be easily scaled to 4 or 16 times larger area • Fast digital readout - designed for ~ 50 s frame readout time (164 s tested) • 128 end-of-column single-slope ADCs with 8-bit precision • Low power design - full chip 55mW (only analog) • Radiation hard design 90006 90007 90080 90003 90004 Chip structure 90005 • Pixel size: 21 X 21 m • Matrix size: 2.69 X 2.69 mm (128 X 128) • Possible readout time / matrix: ~ 50 s (400ns / row) (tested so far 1.28 s / row) • ADC: 8 - Bit • Analog power: 54.9mW (7.63mW / mm2) • Analog power: ADC: 0.363mW / ADC (90μA + 10 μA) 10000001000 Pixel matrix Row-control ( "Switcher") Amplifier ADC Ramp gen. Comparator 8 LVDS Digital output Counter Latch 90006 90007 90086 90003 90004 ADC 90005 • Switched capacitor amplifier • Single slope ADC • Asynchronous 8-bit counter Bricked pixels Guard ring 21 um Ramp Switches S / H Amplifier S / H Amplifier Difference Amplifier Current source Counter Logic Comparator Difference amplifier Pixels 90006 90007 90092 90003 90004 (Problem with the) difference amplifier 90005 R2X 4 Amp C4 R1 1 VPLoad UX 2 CX LoadBiasP 6 A2 6 Comp Amp 7 C2 C1 3X 11 R2Y 12 6X 5 10 A1 1 2 3 Input R1 C1 4 5 R3 C3 Amp C6 C5 PDDKS VInput 0 UY 3 CY 0 7 A3 8 9 The amplifier oscillates under standard bias conditions  90006 90007 90098 90003 90004 Noise (present and future) 90005 The ENC is mainly caused by the readout electronics Better design Better design 10 e Amplifier Noise: 57 e Follower noise meas: 24 e 10 e DKS Reset noise meas: 65 e Reset noise theory: 42 e 0 e Reducing of ENC from 90 e to 30 e is realistic -> all S / N ratios will be increased by factor 3 90006 90007 90104 90003 90004 Test system 90005 • Very simple detector test system - a single PCB • Only 4 external voltages needed, high voltage is generated by batteries • USB 1 communication with DAQ PC Bias voltage "generators" Radioactive s.Power (FPGA) USB FPGA HV Trigger connector Power (det.) 48 MHz 90006 90007 90110 90003 90004 FPGA 90005 Frame RO FIFO (frame m.) RAM From TLU cnt Reset values ​​Matrix Row Col ID Cluster readout Ampl R receiver Del receiver S - Rd Wr cmp & Pedestals RAM Th RO FIFO Zero suppresion Pedestal and reset-offset subtraction Pixel detector FPGA PC DKS mode, frame mode- or zero suppressed cluster readout 90006 90007 90116 90003 90004 Test beams with EUDET telescope 90005 Test beam DESY DUT EUDET telescope DUT Test beam CERN 90006 90007 90122 90003 90004 Test beams with EUDET telescope 90005 90006 90007 90128 90003 90004 Results - MIP signal 90005 MIP spectrum (CERN SpS - 120GeV protons) MIP spectrum (60 Co) MIP spectrum (CERN SpS - 120GeV protons) The signal increases from 1200 e (single pixel) to 2200 e (6-pixel cluster) The measured S / N ratio varies from 12.3 (single pixel) to 9.8 (6-pixel cluster) 90006 90007 90134 90003 90004 Results - signal 90005 Comparison between60Co and 120GeV proton spectra 60Co signals higher by 10% - expected from theory due to lower particle energy Seed pixel sees about 50% of the total signal The next MSP sees only 25% of the seed pixel signal Cluster size is 6 pixels Moderate charge sharing (the seed gets the most) Do we expect this? - the gaps between n-wells are large, the most of the particles hit the gaps As comparison55Fe Seed pixel sees about 90% of the total signal Cluster size is 3 pixels No charge sharing 90006 90007 90140 90003 90004 6 pixel cluster 90005 90006 90007 90146 90003 90004 Primary and secondary signal (explanation of the measured 90005 spectra) Direct hit Hit between the pixels (occurs quite often) PP S1 S3 S1 S2 S3 S2 The drift leads to the primary signal P - this signal portion is not shared between pixels, it is collected in the pixel next to the particle hit point The diffusion of the electrons generated in the non-depleted bulk is the secondary signal mechanism P measured with type A det.- good agreement S2 S1 P 90006 90007 90152 90003 90004 Is there sharing of primary signal? 90005 Do we have gaps with zero E-field? (Moreover, they could be insensitive to particles) Is there sharing of primary signal? Such clusters could be lost after applying the seed cut ... 90006 90007 90158 90003 90004 Fe-55 (explanation of the measured spectra) 90005 No charge sharing A small part of the signal is seen by the next pixel Seen very seldom Seen very seldom 90006 90007 90164 90003 90004 Gap investigation 90005 Do we have gaps with zero E field? If yes, there will be a certain number of clusters with two equal seeds COG correction should be then 0.5 pixel size 90006 90007 90170 90003 90004 CoG correction distribution in pixel frame of reference 90005 The COG correction distribution is not homogenous inside a pixel due to reduced charge sharing - the small CoG correction values ​​occur more frequently Large CoG values ​​occur very seldom => there are no sensitive gaps with E = 0 but ... the gaps could be insensitive Or the clusters with two equal seeds could be lost after applying the seed cut ... Number of clusters Pixel centre: (0.0105, 0.0105) In-pixel CoG coordinate [mm] 90006 90007 90176 90003 90004 Efficiency 90005 Efficiency is the answer but ... Efficiency is homogenous over the matrix area and saturates at 86% for low seed / cluster thresholds Efficiency Seed and cluster cut [SNR] 90006 90007 90182 90003 90004 Track and system geometry 90005 Telescope planes DUT Scintillator Scintillator 90006 90007 90188 90003 90004 (Irregular events) double track event 90005 Out of time track - not seen by DUT In time track - seen by DUT Readout times "taki" "Mimotel" T (trigger) 160 800 T [μs] 0 90006 90007 90194 90003 90004 (Irregular events) empty event 90005 In time track - not seen by Mimotel Readout times "taki" Mimotel T (trigger) 160 800 T [μs] 0 90006 90007 90200 90003 90004 (Irregular events) double track event seen as a single 90005 track event In time track - not seen by Mimotel Out of time track - not seen by DUT Readout times "taki" Mimotel T (trigger) 160 800 T [μs] 0 90006 90007 90206 90003 90004 Efficiency (conclusions) 90005 • Efficiency lower than 100% probably due to timing issues • Readout of telescope and DUT are not synchronous • DUT integration (readout) time 164 μs • Telescope integration time = 800 μs • Large cluster and track multiplicity in telescope • multiple tracks in telescope due to high beam intensity and long integration time • Small cluster multiplicity in DUT due to shorter integration time • Some "out of time" particles hit the telescope after the trigger momen t (during the readout) - the particles are not seen by the DUT due to wrong timing • Neglecting of all multiple track events increases efficiency from 72% to 86% • Problem: A part of scintillator outside the telescope area: some out of time tracks are seen as single tracks by telescope.If we were able to filter these out of time tracks too, we would probably measure a better efficiency 90006 90007 90212 90003 90004 In-pixel measurements - back-propagation 90005 Back-propagation Alignment Excellent spatial resolution of the EUDET telescope allows the investigation of DUT properties as function of the in-pixel hit point We performed series of such n-pixel measurements The fitted coordinate is back-propagated to the DUT frame of reference and DUT pixels frame of reference 90006 90007 90218 90003 90004 In-pixel CoG 90005 • CoG correction works but the slope is too small (by factor ~ 3) probably due to absence of charge sharing (primary signal) and noise (Eta-correction does not lead to better results) • Good check of the back-propagation tool In-pixel position Pixel centre: 0.0105 mm 90006 90007 90224 90003 90004 In-pixel efficiency 90005 There are no insensitive regions! => There are no E = 0 gaps! In-pixel position Pixel centre: (0.0105, 0.0105) 90006 90007 90230 90003 90004 Spatial resolution 90005 • Spatial resolution • Sigma residual X: 7.3 μm • Sigma residual Y: 8.6 μm • The difference is probably caused by the bricked pixel geometry - still not understood completely, simulations will be done • The spatial resolution is not as good as in the case of standard MAPS due to absence of charge sharing in the case of primary signal • It is not completely clear why is the resolution worse than 21 μm / sqrt (12) = 6.1 μm • The residual is sometimes larger than the pixel pitch. 90006 90007 90236 90003 90004 Seed pixel - fitted hit point mismatch 90005 • The back-propagation (in pixel measurements) show that the fitted hit point (measured by the telescope) is sometimes outside (in the next pixel) of the seed pixel. • This mismatch worsens the spatial resolution • The fitted hit point - seed pixel mismatch occurs more probably when fitted point is near the pixel boundary • The mismatch seems, however, not to be caused by the electronic noise 90006 90007 90242 90003 90004 Seed pixel - fitted point mismatch (clusters and their 90005 pixel S / N) A few clusters when the fitted point is outside the seed pixels are shown - the seed pixel amplitude (S / N amplitude) is always very high - there is little chance that we have chosen the wrong seed due to electronic noise.6.1 2.3 3.4 2.5 2.2 2.9 5.1 10 6.0 49 14.0 1.2 11 0.0 2.8 55 3.4 1.6 37 4.6 13 27 -2.5 1.3 3.8 1.9 2.2 0.2 4.2 6.4 3.8 3.2 2.5 3.2 1.3 -0.8 0.4 15 4.2 3.0 30 3.4 4 27 1.6 2.7 28 1.8 1.3 0.8 0.6 3.5 3.2 3.9 3.1 2.1 -0.2 6.5 2.4 0.9 1.4 2.7 -0.8 3.3 -0.3 20 4.0 1.4 23 4.6 4.8 17 4.0 2.0 33 0.7 1.0 1.3 0.2 0.7 0.6 1.8 5.9 5.0 90006 90007 90248 90003 90004 Seed pixel - fitted point mismatch 90005 The mismatch seems to be caused by the measurement-setup uncertainties, eg mechanical instability, multiple scattering on PCB "vias".real track fitted predicted error Chip Cu 1.3mm Via PCB 90006 90007 90254 90003 90004 Summary (test beam) 90005 • Efficiency: 86% • Purity: 72% • Sigma X-residual 8.6 μm • Sigma Y-residual 7.3 μm • S / N ratio seed: 12.3 • S / N ratio cluster (6 pixels): 10 • There is little charge sharing - the seed pixel receives 50% or more of the total signal • There are no insensitive regions • Spatial resolution worse than expected probably due to MS, to be understood 90006 90007 90260 90003 90004 Irradiation 90005 Irradiation with neutrons has been performed by Franz M.Wagner at FRM II - "Forschungsneutronenquelle Heinz-Maier-Leibnitz" http://www.frm2.tum.de/ 90006 90007 90266 90003 90004 Irradiation with neutrons (1014 neq) - signal (Type A) 90005 After irradiation to 1014 neq the seed "MIP" (most probable 60Co) signal is 1000 e and the cluster signal is 1300 e - the real MIP is by about 10% lower The measurement has been performed at 0C Leakage current / pixel increases from 350 fA to 130 pA Not irradiated Irradiated 90006 90007 90272 90003 90004 irradiation with neutrons (1014 neq) - noise (Type C) 90005 • Type C detector, 55Fe spectrum • Excellent noise performance after irradiation • No clustering possible with this detector Irradiated to 1014 neq, - 30C, noise about 30 e irradiated to 1014 neq, room temperature, noise about 60 e 90006 90007 90278 90003 90004 Summary 90005 Type B (10 fF detector capacitance, 21 μm x 21 μm pixel size) • Signal: • not irradiated 1200 e (seed) to 2200 e (cluster) (MIP) • Irradiated to 1014 neq 1000 e (seed) to 1300 e (cluster) (60Co) • Noise: 90 e (not irradiated) - the high noise is the result of non-optimal design, will be reduced by new design (the chip has already been submitted ) • Type A (220 f detector capacitance, 55 μm x 55 μm pixel size) • Signal: • Not irradiated 1700 e (MIP) (good agreement with type B) • Noise 55 e at 110 ns shaping time • Extrapolations for type A: • Signal after 1014 1200 e (MIP) • Signal after 1015: 800 e • Type C (100 f detector capacitance, 50 μm x 50 μm pixel size) • Noise after 1014 neq: 60 e (longer shaping times) ( room T) • Radiation hardness of more than 2 MRad tested • Future plans: irradiation to at least 1015 neq and 50 MRad 90006 90007 90284 90003 90004 Thank you 90005 90006 90007 .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *