Особенности витой пары и силового кабеля

Виды и устройство витой пары

Витая пара – это обычный медный провод, который применяется для прокладки сетей, кроме него используют, в основом, еще два вида сетевых кабелей – коаксиальный и оптический. Получается кабель витая пара путем соединения двух отдельных изолированных проводов в скрученном виде и параллельного их расположения, что помогает уменьшить перекрестные помехи или электромагнитную индукцию между парами проводов.

Кабель витой пары хорош для передачи симметричных дифференциальных сигналов. Такая практика передачи сигналов восходит к ранним дням телеграфа и радио. Преимущества улучшенного отношения сигнал / шум и перекрестных помех которые обеспечивает сбалансированная передача сигнала, особенно ценны в системах с широкой полосой пропускания и высокой точностью.

Поскольку для некоторых телефонных аппаратов или настольных компьютеров требуется несколько подключений, витая пара иногда устанавливается в одном кабеле в две или более пар. Несмотря на неоднократно звучавшие пророчества о ненужности витой пары и пришествии оптоволокна, кабели этого типа продолжают активно использоваться.

Содержание

Как работает витая пара?

Провод витая пара широко используется для телекоммуникаций и большинства современных сетей Ethernet. Но знаете ли вы, как работает витая пара ?
Когда электрический ток протекает через кабель, он создает небольшое круглое магнитное поле вокруг провода. Поэтому шум в контурах данных является следствием магнитного поля. При прямом кабельном соединении весь ток движется в одном и том же направлении, точно так же, как в обычных трансформаторных катушках. Так как кабель фактически закручен, его магнитные поля противоположны друг другу. Таким образом при подобном соединении пары проводов, они нейтрализуют излучение друг друга и любые внешние магнитные поля. Из-за этого шумовой ток в витом кабеле ниже, чем в обычном кабеле.

Типы витой пары

Для обеспечения защиты от электромагнитных помех применяю экранировние кабеля фольгой и металлической оплеткой. Отличие UTP от FTP состоит в наличии экранирования у второго типа обозначения. В зависимости от того какого вида экранирование применено в кабеле, разделяют следующие типы обычной и защищенной витой пары :

  • U/UTP. Нет общего экранированния (U), витые пары неэкранированные (UTP);
  • F/UTP. Общее экранирование из фольги (F), витые пары неэкранированные (UTP);
  • SF/UTP. Общее экранирование из оплетки (S) и общий экран из фольги (F), витые пары неэкранированные (UTP);
  • S/FTP. Общее экранирование с оплеткой (S), витые пары защищены фольгой (FTP);
  • F/FTP. Общее экранирование из фольги (F), витые пары также экранированы фольгой (FTP);
  • U/FTP. Без общего экранирования, витые пары защищены фольгой (FTP).

Типы экранирования витой пары

Кабель с экранированной витой парой (STP) используется для устранения индуктивной и емкостной связи. Скручивание отменяет индуктивную связь, в то время как экранирование устраняет емкостную. Этот вид кабеля часто применяется для создания сетей между зданиями. По сравнению с неэкранированной витой парой использование STP приводит к большему затуханию. Однако, поскольку в случае сбалансированной передачи, дополняющие сигналы будут эффективно подавлять любые токи экранирования, потери незначительны. Кроме того, хотя STP предотвращает помехи лучше, чем UTP, он более дорогой и сложный в установке.

Неэкранированная витая пара является наиболее часто используемым кабелем для сетевых соединений. Он состоит из медных проводов с цветовой кодировкой, но не содержит фольги или оплетки в качестве изолятора для защиты от помех. Кроме того, провода в каждой паре скручены вокруг друг друга. Кабели UTP меньше, чем кабели STP, что облегчает их установку, особенно в больших количествах или в узких пространствах. Они также дешевле, и не требуют особого обслуживания, поскольку не зависят от внешнего экрана. Кроме того, кабели UTP также могут передавать данные так же быстро, как и кабели STP. Однако они более подвержены электрическим и другим помехам. Таким образом, кабели UTP лучше всего использовать для внутренних и офисных соединений Ethernet.

Категории кабеля витая пара

Категория определяет скорость передачи данных по витой паре и частоту сигнала, вот, например, посмотрите чем отличается витая пара категории 5е от категории 6 .

  • Кат.1 (частота 0,1 МГц): это форма проводки, которая используется для стандартной телефонной проводки (POTS) или для ISDN.
  • Кат.2 (частота 1 М Гц) : это была форма проводки, которая использовалась для сетей Token Ring 4 Мбит / с.
  • Кат.3 (частота 16 М Гц) : используется для сетей передачи данных, использующих частоты до 16 МГц. Она была популярна для использования с сетями Ethernet 10 Мбит / с (100Base-T), но теперь заменена кабелем Cat.5.
  • Кат.4 (частота 20 М Гц) : можно использовать для сетей, несущих частоты до 20 МГц. Она часто использовалась в сетях Token Ring 16 Мбит / с.
  • Кат.5 (частота 100 М Гц) : сетевой кабель, который широко используется для сетей 100Base-T и 1000Base-T, поскольку он обеспечивает производительность, позволяющую передавать данные на скорости 100 Мбит / с и немного больше (125 МГц для 1000Base-T) Ethernet. Кабель Cat.5 заменил версию Cat.3 и в течение ряда лет стал стандартом для кабелей Ethernet. Кабель 5 категории устарел и поэтому не рекомендуется для новых установок.
  • Кат.5e (частота 125 М Гц) : имеет немного более высокую частотную спецификацию, чем кабель Cat.5, так как ее производительность увеличивается до 125 Mbps.
  • Кат.6 (частота 250 М Гц) : обеспечивает значительное улучшение производительности по сравнению с Cat.5 и Cat.5e. В процессе производства кабели намотаны более плотно, и они часто имеют внешнюю фольгу или экранирующую оплетку. Кабели Cat.6 могут технически поддерживать скорость до 10 Гбит / с, но могут делать это только на расстоянии до 55м.
  • Кат.6a (частота 500 М Гц) : «a» обозначает «Augmented, с англ. дополненная», эта категория была пересмотрена в 2008 году. Кабели категории 6a способны поддерживать в два раза большую максимальную пропускную способность и более высокие скорости передачи при более длинных сетевых кабелях. Используются экранированный кабель, который достаточен для устранения перекрестных помех. Однако это делает их менее гибкими, чем кабель Кат.6.
  • Кат.7 (частота 600 М Гц) : м еждународный стандарт ISO 11801, класса F. Он состоит из четырех индивидуально экранированных пар внутри общего экрана. С корость передачи данных до 10 Гбит/с.
  • Кат.7а (частота 1000 М Гц) : м еждународный стандарт ISO 11801 , скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Общий экран и экраны вокруг каждой пары (F/FTP или S/FTP).
  • Кат.8.1 (частота 1600-2000 М Гц) : экранирование минимум U/FTP или F/UTP, полная совместимость и взаимозаменяемость с классом EA (категорией 6A) при использовании разъёмов 8P8C. Категория 8.1 поддерживает скорости 25 Гбит/с и 40 Гбит/с.
  • Кат.8.2 (частота 1600-2000 М Гц) : экранирование минимум F/FTP или S/FTP, взаимозаменяемость с классом FA (категорией 7A) при использовании разъёмов 8P8C или TERA/GG45/ARJ45. Категория 8.2 поддерживает скорости 25 Гбит/с и 40 Гбит/с.
Читайте также:
Главные критерии выбора солнечных батарей

Подробнее о характеристиках всех категорий витой пары и отдельных видах Cat.6a, Cat.8, Cat.5e, Cat.7 и Cat.6.

Оболочка витой пары

В качестве оболочки в витой паре в основном используют:

  • PVE (ПВХ) – поливинилхлорид, используется в качестве оболочки кабеля, предназначенного для внутренней прокладки;
  • PE – полиэтилен, в основном используется в кабелях для внешней прокладки;
  • LSZH ( LOW SMOKE ZERO HALOGEN ) – оболочка с низким дымовыделением и нулевым содержанием галогенов, применяется в кабелях, предназначенных для прокладки в местах, где возможно массовое скопление людей.

Маркировка витой пары

Маркировка витой пары позволяет узнать основную информацию, которую необходимо учитывать при выборе кабеля в зависимости от условий прокладки. В основном она состоит из следующих обозначений:


Пример маркировки кабеля витая пара

  1. Производитель
  2. Тип экранирования
  3. Количество пар
  4. Категория кабеля
  5. Одножильный или многожильный
  6. Тип оболочки
  7. Цвет

Кроме этого может быть обозначен калибр кабеля в стандарте AWG, материал проводника, длина бухты и пригодность для внешней прокладки .

Применение витой пары

Она широко используется для передачи данных и телекоммуникационных приложений в структурированной кабельной системе. Поскольку дальность передачи, скорость и пропускная способность у витой пары ограничены, она часто используются в телефонных линиях для передачи голоса и данных, а также в локальной сети и сети Интернет.

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что в будущем витая пара имеет большой потенциал в области передачи на короткие расстояния. Она может обеспечить необходимые условия для высокой эффективности, энергосбережения, защиты окружающей среды и многих других тенденций в современном обществе.

Если стоит выбор, где купить витую пару, выбирайте надёжного поставщика. Компания « АнЛан » занимает лидирующие позиции на рынке РФ с 2007 года. Разумная цена и европейское качество — то, что отличает продукцию компании от других организаций.

В чем отличие между UTP, FTP и SFTP? Изучаем экранирование витой пары

26 ноября 2020 09:23

Если витая пара проложена рядом с электроприборами, мощными двигателями и прочими источниками электромагнитного излучения, то идущие от них волны будут перебивать сигнал. Чтобы не дать помехам все испортить, кабель оснащают защитным экраном.

В этой статье мы говорим о том, что означают маркировки UTP, FTP и SFTP. А еще рассказываем о разнице между видами экранирования витой пары и даем советы по выбору. Читайте, чтобы купить подходящий кабель.

Виды экранирования

Самые распространенные модели — UTP, FTP и SFTP. О них и идет речь в этой статье.

Тип кабеля Особенности
UTP (U/UTP) Это неэкранированная витая пара. Такие модели используют, если кабель будет проложен в месте, где отсутствуют источники электромагнитного излучения.
FTP (F/UTP) У этого провода есть защитный экран. Он сделан из фольги. Экранирование этого типа общее для всех пар.
SFTP (SF/UTP) Такая витая пара оснащена двойным внешним экраном. Один из них сделан из фольги, а вот другой представлен металлической оплеткой. Такой провод лучше защищен от помех.

Это были основные варианты экранирования. Но встречаются и другие типы:

  • STP (U/FTP) — каждая пара оснащена отдельным защитным экраном.
  • SSTP (S/FTP) — отдельный защитный экран есть у каждой пары проводников + есть внешнее экранирование в виде сетки.
  • S/UTP — экран у такого кабеля внешний, сделан в виде металлической оплетки.
  • F/FTP — у таких проводов экранированы все пары по отдельности и есть общий для всех фольгированный экран.
  • SF/FTP — эта витая пара защищена по максимуму. У нее есть двойной внешний экран из фольги и металлической оплетки. В дополнение к этому каждая пара имеет собственное экранирование.
Читайте также:
Свойства дизтоплива

Когда вы используете экранированную витую пару, нужно учитывать несколько моментов. О них сейчас и поговорим.

Нюансы применения экранированного кабеля:

  • Без заземления никак. Дело в том, что экран нивелирует помехи, принимая их как изнутри, так и снаружи. Но уводить их куда-то же нужно? Так что «земля» необходима. Причем речь не о защитном заземлении, а о технологическом — с сопротивлением до 1 Ом.
  • Тип экранирования кабеля, коннекторов и прочих компонентов пассивного оборудования, например, патч-панелей, должен быть одинаковый. Это значит, что если у вас проложена витая пара FTP, то и розетки, и разъемы должны быть с экранированием FTP.
  • Провода с защитным экраном толще неэкранированных. Кроме того, они не такие гибкие. Это важно принимать во внимание при монтаже.

Какой сетевой кабель лучше, с экраном или без?

Точного ответа на этот вопрос нет, ведь все зависит от условий использования витой пары и особенностей сети.

Допустим, вы берете провод для дома или квартиры. «Склад» помехообразующих устройств — это обычно кухня, ведь там много бытовой техники. В остальных же комнатах таких устройств поменьше. Поэтому для дома стоит купить экранированный кабель, проложив его от входа к маршрутизатору и на кухне. А вот в остальных комнатах защита обычно не требуется, поэтому в них можно прокладывать кабель типа витая пара UTP.

Теперь о применении кабеля в промышленном масштабе. Здесь уже модели без экрана не подойдут, поскольку условия прокладки предполагают большое количество высокочастотных помех. От них защитит экранированный кабель.

Важно! От вибраций, температурных перепадов и прочих сильных внешних воздействий может порваться фольгированный экран. По этой причине в таких условиях лучше всего подойдет витая пара SFTP — с двойным экранированием.

Технические характеристики витой пары (тип, длина, скорость)

В этой статье мы с вами рассмотрим технические характеристики витой пары, которые учитывают при создании локальных вычислительных сетей. Витую пару относят к структурированным кабельным система и используют для передачи сигнала в компьютерных и телекоммуникационных сетях Ethernet, Arcnet и Token ring. Подсоединение к сетевым устройствам выполняется через разъем 8P8C именуемый в народе RJ45.

Такое широкое применение витой пары обусловлено совместимостью со многими классами, категориями и типами оборудования, легкостью монтажа и относительно малой стоимостью для создания структурированной кабельной сети. Для опрессовки кабеля LAN и коннектора RJ45 используют кримпер (специальные обжимочные клещи) , но можно обжать витую пару без специального инструмента.

Витая пара представляет из себя структурированный LAN кабель с ПВХ оболочкой, который содержит в себе от одной до нескольких изолированных и скрученных между собой пар определенным количеством витков на единицу длины.

Зачем скручивают между собой провода? Дело в том, что переплетение проводов с собственным шагом скрутки между собой образует пару в следствии чего увеличивается качество связи. Таким образом электромагнитные помехи равномерно влияют на провода образующие пару и уменьшают взаимные наводки при передаче дифференциальных сигналов, а также снижают влияние внешних факторов (электрические, магнитные, электромагнитные поля) во время эксплуатации.

Устройство витой пары.

Сетевой кабель LAN в зависимости от категории имеет разные технические характеристики и состоит из нескольких медных проводников, которые образуют пару и могут иметь изоляцию толщиной в о,2 мм из поливинилхлорида (PVC), а у более качественных категорий (CAT5) из полипропилена (PP), полиэтилена (PE). Кабеля высокого качества имеют изоляцию из ячеистого (вспененного) полиэтилена или тефлона. Такой полиэтилен гарантирует низкие диэлектрические потери, а тефлон защищает проводники в условиях высоких температур. Проводники могут состоять как из монолитной медной жилы (0,4-0,6 мм), так и из нескольких жил собранных в пучок.

Для удобства разделки кабеля внутри наружной оболочки из поливинилхлорида имеется «разрывная нить», изготовленная в большинстве случаев из капрона. Витая пара категории 5 и выше может иметь в своей структуре экран для защиты сигнала от внешних и внутренних электромагнитных наводок. Толщина наружной изоляции в четырех парной витой паре в зависимости от категории составляет о,5-0,9 мм. В производство наружной оболочки применяется поливинилхлорид с примесью мела. Также в изготовлении внешней изоляции применяют стойкие к горению и выделению галогена полимеры (маркировка LSZH).

В России в соответствии с основными требованиями по пожарной безопасности они имеют маркировку: нг(A)-HF; нг(B)-HF; нг(C)-HF; нг(D)-HF. В скобках указывается категория в соответствии с показателями пожарной безопасности. Стойкий к горению и выделению кабель LAN перечисленных выше маркировок используют для прокладки, с учетом объема горючей нагрузки кабелей, во внутренних электроустановках, а также в зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей, в том числе в многофункциональных высотных зданиях и зданиях-комплексах.

Читайте также:
Спектр деятельности компании "Новотехнодизайн"

Внешняя оболочка витой пары для наружной прокладки имеет материал из гидрофобного полиэтилена, который обычно наносят вторым слоем поверх поливинилхлоридной оболочки. Кроме этого пустоту в кабеле могут заполнить специальным гидрофобным гелем и применить к нему бронирование из гофрированной ленты или стальной проволоки.

С помощью цветового решения, оболочку кабеля LAN можно легко идентифицировать и узнать его функциональное назначение для монтажа или во время обслуживания. Например, черный цвет сделанный из полиэтилена (PE) указывает на то что кабель хорошо приспособлен для влияния внешних факторов на улице (сырость, воздух…), а оранжевый цвет может говорить о стойкости наружного материала к горению. Светло-серый цвет применяют для внутренней прокладки в жилых домах и офисных зданиях.

Типы витой пары.

Следует сказать, что существует монолитный и многожильный, экранированный и не экранированный кабель LAN. Рассмотрим все по порядку.

Витую пару с одной монолитной жилой (одна медная проволока), как правило, применяют для прокладки линий в стенах, лотках и не используют для прямого соединения внешних устройств (Smart TV, компьютер…), а монтируют к кабелю оконечное оборудование. Например, информационную розетку. Этот процесс называется терминированием. Обусловлено это тем, что кабель имеет относительно толстые жилы и при частых изгибах легко ломается.

Многожильная витая пара используется для изготовления патч-кордов и служит для соединения цифровых устройств (маршрутизатор, принтер…) межу собой и с внутренней или наружной информационной розеткой Ethernet. Этот тип кабеля хорошо зарекомендовал себя в условиях изгибов и скручивания и не подходит для «врезания» в разъем информационной розетки. Медные жилы очень тонкие и запросто ломаются. Кроме этого многожильный кабель LAN имеет большой сигнал затухания в сравнении с монолитным типом. В следствии этого максимальная длина витой пары многожильного типа должна составлять не более 100 метров.

Я уже упоминал, что экранирование витой пары используется для защиты от внешних и внутренних электромагнитных наводок. Стоит сказать, что экран по всей длине соединен с неизолированным дренажным проводом, который предназначен для защиты от разрывов и растяжений самого экрана. Существует несколько типов экранирования витой пары, которые определяют технологию и назначение защиты от электромагнитных воздействий. Выделяют такие типы витой пары:

  • UTP — (Unshielded twisted pair — неэкранированная витая пара) — кабель не имеет защитного экрана.
  • FTP или F/UTP — (Foiled twisted pair — фольгированная витая пара) — кабель имеет один внешний общий защитный слой из фольги.
  • STP (Shielded twisted pair — экранированная витая пара) — кабель имеет экран для каждой пары и внешнюю защиту наподобие сетки (есть на рисунке).
  • S/FTP или SSTP (Screened Foiled twisted pair — фольгированная экранированная витая пара) — данный кабель имеет фольгированную защиту каждой пары, а также внешний экран.
  • U/STP (Unshielded Screened twisted pair — незащищенный кабель с экранированием витой пары) — кабель не имеет общего экрана, но каждая пара имеет фольгированную защиту.
  • SF/UTP или SFTP (Screened Foiled Unshielded twisted pair — экранированная витая пара с защитой) — имеет два внешних экрана. Один из медной сетки, а второй из экран-фольги. Между ними дренажный провод.

Категории кабеля витая пара (скорость передачи данных).

В основу определения категории витой пары положен максимально пропускаемый частотный диапазон. Это обусловлено количеством витков на одну единицу длины кабеля. То бишь, чем выше категория, тем больше пропускаемый частотный диапазон в следствии увеличения витков каждой витой пары. Категории витой пары описывается в международных и отечественных стандартах.

Категории (сокращенно CAT) витой пары определяют расчетную скорость передачи данных. Кроме этого кабель LAN еще разделяют на классы и при построении структурированной кабельной системы их тоже учитывают. Следует помнить, что витая пара более высокого класса поддерживает технические возможности низшего класса. А вот витая пара по классу ниже не поддерживает технические приложения высшего класса. Чем выше класс тем лучше передаточные характеристики и выше предельная частота работы кабельной линии.

  • CAT1 (частотная полоса — 0,1 МГц). Имеет одну пару и используется для передачи голоса и цифровых данных при участии модема. Это стандартный телефонный кабель, который в свое время использовался в «скрученном» виде в США, а в России применяется и сейчас без скруток. Не подходит для современных систем и имеет большое влияние помех.
  • CAT2 (частотная полоса — 1 МГц). Имеет две пары проводников и уже изжил себя. Иногда применяется при построении телефонных сетей. Ранее встречался в сетях Arcnet и Token Ring. Обладает скоростью передачи данных до 4 Мбит/с. Не годится для построения современных сетей.
  • CAT3 (частотная полоса — 16 МГц. Класс «С»). Встречается 2-х парный и 4-х парный тип витой пары. Применяется не только для создания телефонных, но и локальных сетей на базе 10BASE-T. Поддерживает скорость передачи данных от 10 до 100 Мбит/с по технологии 100BASE-T4 протяженностью не более 100 метров. В отличии от CAT1 и CAT2 поддерживает стандарт IEEE 802.3.
  • CAT4 (частотная полоса — 20 МГц). В свое время этот 4-х парный кабель использовался в технологии 10BASE-T и 100BASE-T4. Возможна скорость передачи данных до 16 Мбит/с. В наши дни не используется.
  • CAT5 (частотная полоса — 100 МГц. Класс «D»). Кабель применялся для создания телефонных линий и построения локальных сетей 100BASE-TX, а также в Ethernet (LAN). Поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с.
  • CAT5e (частотная полоса 125 МГц). Это усовершенствованная витая пара пятой категории. При использовании 2-х пар поддерживает скорость передачи данных до 100 Мбит/с и до 1000 Мбит/с в 4-х парном кабеле. Как правило, используется 4-х парный кабель для построения локальной компьютерной сети. Это самый распространенный тип витой пары.
  • CAT6 (частотная полоса 250 МГц. Класс «E»). Это распространенный тип кабеля, который применяется в сетях Fast Ethernet и Gigabit Ethernet. В структуре кабеля четыре пары проводников. Поддерживает высокую скорость передачи данных до 10 Гбит/с протяженностью не более 55 метров.
  • CAT6a (частотная полоса 500 МГц. Класс «EA»). Структура кабеля состоит из четырех пар проводников. Он используется в сетях Gigabit Ethernet и поддерживает скорость до 10 Гбит/с на расстоянии до 100 метров.
  • CAT7 (частотная полоса 600 — 700 МГц. Класс «F»). Поддерживает скорость передачи данных до 10 Гбит/с. Структура кабеля имеет общий внешний экран и фольгированную защиту каждой пары. По типу относиться к S/FTP (ScreenedFullyShieldedTwistedPair).
  • CAT7a (частотная полоса 1000 -1200 МГц. Класс «FA»). Скорость витой пары доходит до 40 Гбит/с на расстоянии до 50 метров и до 100 Гбит/с протяженностью до 15 метров.
Читайте также:
Почему многие выбирают шкафы-купе?

На просторах интернет мне попалось хорошее видео по теме, предлагаю вам его посмотреть.

Для того чтобы сетевой кабель служил долго следует соблюдать правила монтажа. Например, при прокладке нужно следить за целостностью кабеля по всей его длине и не допускать растяжений и изгибов потому, что это может нарушить структуру экрана, что приведет к низкой устойчивости кабеля к электромагнитным помехам. Дренажный провод кабеля должен быть соединен с экраном разъема.

Кроме этого при монтаже нельзя допускать изгибов более восьми внешних диаметров кабеля. Слишком сильный изгиб может повредить фольгированный экран, что заметно ухудшит свойства кабеля и снизит скорость связи внутри сети. Пока!

Чем отличаются оптоволокно, витая пара и коаксиальный кабель?

Worton

Купить FS оптические патч-корды

Чем отличаются оптоволокно, витая пара и коаксиальный кабель?

Оптоволокно, витая пара и коаксиальный кабель – это три основных типа сетевых кабелей, используемых в системах связи. В чем разница между их производительностью и способностями?

Что такое волоконно-оптический кабель?

Волоконно-оптический кабель (он же оптоволоконный кабель, ВОК) – это кабельное изделие, в котором полезные сигналы передаются по оптическим волокнам, а не по медным жилам. Передача информации осуществляется в оптическом формате при помощи светового излучения.

В конструкцию ВОК входят от двух до нескольких сотен оптических волокон, количество которых зависит от назначения оптоволоконного кабеля. Оптоволокно производится из разных типов кварцевого стекла с добавлением определенных легирующих материалов, которые изменяют коэффициент преломления светового луча. Структура оптоволоконного кабеля очень проста и похожа на структуру коаксиального электрического кабеля, только вместо центрального медного провода здесь используется тонкое (диаметром порядка 1-10 мкм) стекловолокно, а вместо внутренней изоляции – стеклянная или пластиковая оболочка, не позволяющая свету выходить за пределы стекловолокна. Для получения более подробной информации о типах оптоволоконных кабелей, приципах их работы и советов по их установке, пожалуйста, ознакомьтесь со статьей: Оптическое волокно: преимущества и недостатки.

Что такое витая пара?

Витая пара – является одним из видов кабелей связи. Состоит из одного или нескольких пар проводников в изоляции, которые скручены между собой и покрыты защитной оболочкой. Используются для передачи данных между сетевыми устройствами, подключаются разъемом 8Р8С, который также называют RJ45, что является ошибкой.

Витую пару можно встретить в качестве компонента кабельных сетей, применяются в компьютерных и телекоммуникационных сетях, являются самым распространенным вариантом для создания локальных сетей. К преимуществам витой пары традиционно относят простоту монтажа и ее дешевизну.

Существуют два типа кабеля Ethernet витая пара: неэкранированная витая пара (UTP) и экранированная витая пара (STP). Повсеместно используются неэкранированные медные кабели категорий Cat 5, Cat 5e, Cat 6, Cat 6a и Cat 7. Экранированный кабель имеет фольгированную оболочку вокруг каждой пары проводов. Все четыре пары проводов помещены в общую металлическую оплетку или фольгу, как правило, кабель 150 Ом. Экранированный кабель обладает лучшими характеристиками сопротивления шуму, чем неэкранированный.

В зависимости от вида кабеля возможны различные варианты защиты:

UTP или незащищенная, без общего экрана для пар проводов;

FTP, или фольгированная, с экраном из алюминиевой фольги;

STP, или защищенная, с общим экраном из медной сетки, к тому же каждая витая пара окружена отдельным экраном;

Читайте также:
Достоинства и недочеты разных видов жалюзи

S/FTP, или фольгированная, экранированная с общим экраном из фольги, к тому же каждая пара дополнительно включена в экран.

По сравнению с коаксиальным кабелем витая пара обладает рядом преимуществ:

Удобство монтажа и ремонта.

Использование недорогих унифицированных разъемов для подключения.

Лучшая помехозащищенность из-за попарного свивания проводов с определенным шагом.

Большое количество разновидностей кабеля, которые можно подобрать в зависимости от необходимого назначения, условий монтажа и эксплуатационных возможностей.

Что такое коаксиальный кабель?

Коаксиальный кабель состоит из центрального проводника и экрана из алюмопропиленовой пленки. Они расположены соосно, отделены друг от друга изоляционным материалом и воздушной прослойкой. Экран играет роль внешнего проводника. Кабель покрыт оболочкой из стойкого к УФ полиэтилена черного цвета. Применяется для передачи высокочастотного сигнала в компьютерных сетях, кабельном телевидении, различных отраслях электроники, системах видеонаблюдения. Принцип работы коаксиального кабеля связи основан на идеальном совпадении осей внешнего и внутреннего проводников. Оболочка должна точно обжимать всю конструкцию и удерживать проводники в правильном положении. В этом случае электромагнитное поле удерживается в воздушной прослойке и не выходит наружу. Сигнал передается по основному проводнику. В реальности добиться точной геометрии не удается, поэтому происходит выход энергии наружу и влияние внешних электромагнитных помех. Для увеличения помехозащищенности активно применяют двойное экранирование. Монтажное соединение кабеля и подключение его к устройствам происходит с помощью специальных дополнительных элементов.

Коаксиальный кабель имеет немало видов. В том числе толстый Ethernet (Thicknet), как и тонкий Ethernet (Thinnet).

Тонкий Ethernet имеет диаметр примерно 6 миллиметров. Высокая гибкость дает ему возможность быть проложенным практически в любых местах. Толстый Ethernet имеет диаметр примерно 12 миллиметров и более толстый центральный проводник. Плохо гнется и стоит дорого.

Коаксиальные кабели используют систему RG, чтобы различать различные виды кабелей. RG выступает за устаревший военный термин «Радио гид». Эти числа используются, чтобы отличить один кабель от другого, но они назначаются случайным образом и не несут никакого конкретного смысла.

Кабель RG-6 и RG-59 являются двумя из наиболее распространенных разновидностей коаксиальных кабелей, т. е. кабелей, которые проводят электричество для передачи сигналов радио частот, компьютерных сетей и кабельного телевидения. Оба типа отличаются по своей конструкции, использованию и спектру возможностей. Сейчас мы рассмотрим, как можно отличить кабель RG-6 и RG-59.

Оптоволокно, витая пара или коаксиальный кабель: в чем разница?

A.Скорость, пропускная способность и дистанция

Коаксиальный кабель и витая пара – провода из меди или на основе меди, покрытые изолирующим слоем из других материалов. Они оба могут использоваться в телевидении и телефонии, для передачи данных в виде электрических сигналов. В то время, как оптоволоконный кабель может передавать те же типы данных с более широкой пропускной способностью, быстрой скоростью и высокой частотой. Он сделан из очень тонкой и гибкой стеклянной или пластиковой трубки.

ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ РАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В процессе проектирования зданий и сооружений или их крупных элементов производится сравнение вариантов возможных конструктивных решений из разных строительных материалов. Каждый вариант подвергается технико-экономической оценке по расходу материалов, трудоемкости изготовления и монтажа с учетом наличия соответствующих баз и материальных ресурсов. Для правильного выбора конструкции необходимо учитывать основные характеристики строительных материалов и конструкций из них.

Оценка производится по:

– индустриальности и технологичности;

– атмосферной и химической стойкости;

За относительную прочность принимается отношение расчетного сопротивления к плотности материала – это коэффициент относительной прочности. Так при сжатии (без учета продольного изгиба) коэффициент относительной прочности, приведенный в таблице показывает, что для передачи одного и того же силового воздействия наименьшие размеры поперечного сечения имеют стальные и алюминиевые конструкции.

Таблица 2. Основные характеристики строительных материалов.

Наименование материала Плотность, кг/м 3 Расчетное сопротивление, МПа Коэффициент относительной прочности, 1х10 3 м
Сталь обычной прочности марки ВСТ3 КП2-1 2,79
Сталь повышенной прочности марки 10ХСНД 5,07
Алюминиевый сплав упрочненный 1915Т 7,36
Бетон класса В30 0,72
Древесина (сосна) 2-го сорта 2,21
Кирпичная кладка (кирпич марки 100, раствор марки 25) 1,3 0,07

Наибольшей огнестойкостью обладают бетонные и каменные конструкции. Железобетон имеет меньшую огнестойкость, чем бетон. Для повышения огнестойкости железобетонных конструкций необходимо увеличить толщину слоя бетона, защищающего арматуру.

Прочность стальных конструкций снижается вдвое при температуре 500 о С, а при 600 о С сталь становится пластичной. Прочность алюминиевых сплавов снижается уже при 200 о С.

Деревянные конструкции относятся к наименее огнестойким конструкциям, для защиты от огня их пропитывают антипиренами и оштукатуривают.

Бетонные и каменные конструкции – самые долговечные. Железобетонные конструкции также весьма долговечны при условии надежной защиты арматуры бетоном. Металлические конструкции долговечны при своевременной и надежной защите от коррозии стали окраской. Деревянные конструкции в сырых условиях и без проветривания разрушаются через 5 – 10 лет, но их долговечность существенно повышается при надежной защите от атмосферных влияний (до 50 и даже 100 лет).

Читайте также:
Что нужно знать при проектировании котельной?

Атмосферная и химическая стойкость.

Металлические конструкции корродируют под воздействием влажности и загрязнений окружающей среды агрессивными газами, ________. Для защиты от коррозии их красят, оцинковывают или обрабатывают особыми составами. Деревянные конструкции в аналогичных условиях подвергаются гниению и разрушению грибами. Против гниения их антисептируют, изолируют от увлажнения, обеспечивают надежное проветривание. Химическая стойкость деревянных конструкций против некоторых веществ довольно высока. Железобетонные и каменные конструкции атмосферостойкие. Химическая стойкость железобетонных конструкций в ряде случаев недостаточна. Ее можно повысить за счет использования полимерных покрытий, добавок, а также бетонополимеров и армополимербетонов. Перспективными в этом отношении являются конструкции, армированные неметаллической арматурой.

Эксплуатационные расходы.

Железобетонные и каменные конструкции для поддержания их в период эксплуатации в надлежащем состоянии почти не вызывают расходов. Деревянные конструкции требуют непрерывного наблюдения и возобновления покрытий против гниения и огня, а также выполнения работ по устранению ослабления стыков и соединений. Стальные конструкции также требуют периодического окрашивания.

Дефицитность материалов.

Наиболее дефицитными являются материалы для алюминиевых и стальных конструкций, так как они в значительных количествах расходуются во многих других отраслях промышленности. В железобетонных конструкциях заполнители бетона – песок, щебень, гравий, легкие заполнители чаще всего местные материалы, как и сырье для каменных конструкций. Древесина – доступный материал в лесных районах.

12. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ОБЩИЙ ПОДХОД К
РАСЧЕТУ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ РАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Металлические конструкции

Стальные конструкции целесообразны главным образом в зданиях и сооружениях с большими нагрузками, пролетами и высотами. Они используются также в цехах металлургических заводов, резервуарах, высоконапорных трубопроводах, в каркасах уникальных высотных зданий, опор высоковольтных электросетей, подвижных конструкциях кранов, разводных мостов и т.п.

Экономически обосновано их применение для ферм покрытий пролетом 30 и более метров, колонн высотой 16 и более метров, подкрановых балках для кранов грузоподъемностью 30 и более тонн.

В практике последних лет наибольший экономический эффект получают при применении структурных, висячих покрытий, а также предварительно напряженных конструкций.

В ограждающих конструкциях стен и покрытий применяются профилированные настилы, рулонные полотнища, волнистые алюминиевые листы, утепленные листы из стали и алюминия.

Деревянные конструкции

В районах, где древесина является местным материалом, деревянные конструкции усиленно используются для строительства жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий, а также инвентарных подвижных и сборно-разборых зданий.

Наиболее перспективными являются клееные деревянные конструкции, преимуществом которых является их индустриальность, долговечность, надежность при пожаре, повышенная атмосферная стойкость.

Разработаны металлодеревянные конструкции для перекрытия пролетов 60 и более метров.

Металлические и деревянные конструкции рассчитываются с учетом упругости материалов, а также их неупругих свойств и однородности.

Каменные конструкции

Основная область применения конструкций из каменной кладки – стеновые конструкции (около 60% в общем балансе). Высокие эксплуатационные качества каменных конструкций, простота возведения обуславливают их целесообразность при нестандартном строительстве, возведении нетиповых частей зданий, а также при реконструкциях, ремонтах зданий.

Железобетонные конструкции

Основным строительным материалом капитального строительства является железобетон.

Применяются предварительно напряженные и обычные (ненапряженные) конструкции, как в сборном, так и в монолитном исполнении.

Заводы сборного железобетона выпускают конструкции из тяжелого, легкого, специального железобетона практически для всех областей строительства (гражданское, промышленное, сельскохозяйственное, транспортное, энергетическое и т.п.).

Это стеновые панели, колонны, плиты покрытий и перекрытий, балки, фермы, арки, подкрановые балки, фундаментные балки и блоки, элементы пространственных покрытий, пролетных строений мостов, подпорных стен, подземных переходов и строений, опоры контактных сетей, шпалы, трубы, элементы оград дорожного строительства и др.

Широкое распространение имеет монолитный железобетон в зданиях повышенной этажности, промышленном строительстве и строительстве специальных сооружений.

Эффективность железобетонных конструкций значительно повышается при использовании легкого конструкционного бетона, армоцемента для большепролетных пространственных конструкций, фибробетона, железобетона с неметаллической арматурой.

Как известно железобетон – это комплексный материал, состоящий из бетона и металлической арматуры. Совместная их работа обеспечена за счет надежного сцепления арматуры с бетоном, надежной защиты арматуры от коррозии защитным слоем бетона, а также тем, что бетон и сталь обладают близкими коэффициентами температурного расширения (прописать значения), вследствие чего в обычных условиях (при температурах от -20 до +50 о С) эксплуатационные качества конструкций не снижаются.

Наличие в железобетоне двух различных по свойствам материалов – бетона и стали, учитывается при расчете железобетонных конструкций.

Рассмотрим пример изгибаемого элемента без предварительного напряжения (рис. 4).

Балка на двух опорах, загруженная равномерно распределенной нагрузкой интенсивностью q, Н/м.

Для конструкции из упругого материала справедливы известные из курса сопротивления материалов уравнения:

, (10)

гипотеза плоских сечений:

, (11)
, (12)
, (13)

максимальное краевое напряжение:

. (14)

Эти уравнения дают возможность решить задачу расчета сечений – по известному изгибающему моменту М подобрать такое сечение, чтобы несущая способность балки была обеспечена, или же если сечение балки известно, проверить его несущую способность.

Для железобетонной конструкции решение подобной задачи усложняется тем, что железобетон – это материал, который не подчиняется закону Гука (модуль деформации Е не является величиной постоянной, диаграмма носит нелинейный характер, после появления трещин железобетон теряет сплошность, гипотеза плоских сечений не является справедливой), т.е. классические методы сопротивления материалов к его расчету оказываются неприменимыми. Учет всех факторов, влияющих на несущую способность железобетонной конструкции в аналитической форме, затрудняется вследствие их многочисленности и сложности.

Читайте также:
Установка натяжных потолков в Киеве

Теория сопротивления железобетона носит экспериментально – теоретический характер. Поэтому при расчете железобетонных конструкций наряду с классическими формулами сопротивления материалов используются эмпирические формулы и коэффициенты, учитывающие многочисленные параметры, определяющие различные свойства материалов и условия эксплуатации конструкций.

12.1. Основы расчета железобетонных конструкций, по
предельным состояниям первой группы.

Сущность железобетона.

Железобетон – это комплексный материал, в котором соединяются бетон и стальная арматура.

Бетон хорошо сопротивляется сжимающим усилиям и во много раз (10-15 раз) хуже растягивающим, поэтому бетонные конструкции, в которых под нагрузкой возникает растяжение, имеют низкую несущую способность. Так бетонная балка разрушается при относительно малой относительно малой нагрузке вследствие образования трещин в растянутой зоне, тогда как прочность сжатой зоны не используется.

Железобетонная балка, снабженная в растянутой зоне стальной арматурой, обладает несущей способностью во много раз большей, т.к. после образования трещин в бетоне растянутой зоны, растягивающие усилия воспринимаются арматурой.

Стальная арматура хорошо сопротивляется не только растяжению, но и сжатию, поэтому арматуру рационально использовать и для усиления сжатого бетона. Примером такой конструкции является железобетонная колонна (рис. 5).

Широкому применению железобетона в строительстве способствуют такие его качества, как долговечность, огнестойкость, стойкость против атмосферных воздействий, высокая сопротивляемость статическим и динамическим нагрузкам, способность задерживать радиоактивные излучения, возможность использования местного сырья для приготовления бетона (песок, гравий, щебень), небольшие эксплуатационные расходы.

Вместе с тем применение железобетона связано с рядом осложнений, связанных с его значительным весом, относительно высокой звуко- и теплопроводностью, необходимостью применения форм (опалубки) и выдерживания в них конструкции до набора прочности, низкой трещиностойкости.

Благодаря совершенствованию технологии изготовления, составов бетона, применению легких заполнителей бетонов, а также их поризации эти трудности удается преодолевать. Повышение трещиностойкости железобетонных конструкций достигается использованием предварительного напряжения их путем создания значительных сжимающих напряжений в частях конструкций, которые при эксплуатации испытывают растяжение. В предварительно напряженных конструкциях удается предотвращать образование трещин или снизить ширину их раскрытия.

ОСОБЕННОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ РАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ

В процессе проектирования зданий и сооружений или их крупных элементов производится сравнение вариантов возможных конструктивных решений из разных строительных материалов. Каждый вариант подвергается технико-экономической оценке по расходу материалов, трудоемкости изготовления и монтажа с учетом наличия соответствующих баз и материальных ресурсов. Для правильного выбора конструкции необходимо учитывать основные характеристики строительных материалов и конструкций из них.

Оценка производится по:

– индустриальности и технологичности;

– атмосферной и химической стойкости;

За относительную прочность принимается отношение расчетного сопротивления к плотности материала – это коэффициент относительной прочности. Так при сжатии (без учета продольного изгиба) коэффициент относительной прочности, приведенный в таблице показывает, что для передачи одного и того же силового воздействия наименьшие размеры поперечного сечения имеют стальные и алюминиевые конструкции.

Таблица 2. Основные характеристики строительных материалов.

Наименование материала Плотность, кг/м 3 Расчетное сопротивление, МПа Коэффициент относительной прочности, 1х10 3 м
Сталь обычной прочности марки ВСТ3 КП2-1 2,79
Сталь повышенной прочности марки 10ХСНД 5,07
Алюминиевый сплав упрочненный 1915Т 7,36
Бетон класса В30 0,72
Древесина (сосна) 2-го сорта 2,21
Кирпичная кладка (кирпич марки 100, раствор марки 25) 1,3 0,07

Наибольшей огнестойкостью обладают бетонные и каменные конструкции. Железобетон имеет меньшую огнестойкость, чем бетон. Для повышения огнестойкости железобетонных конструкций необходимо увеличить толщину слоя бетона, защищающего арматуру.

Прочность стальных конструкций снижается вдвое при температуре 500 о С, а при 600 о С сталь становится пластичной. Прочность алюминиевых сплавов снижается уже при 200 о С.

Деревянные конструкции относятся к наименее огнестойким конструкциям, для защиты от огня их пропитывают антипиренами и оштукатуривают.

Бетонные и каменные конструкции – самые долговечные. Железобетонные конструкции также весьма долговечны при условии надежной защиты арматуры бетоном. Металлические конструкции долговечны при своевременной и надежной защите от коррозии стали окраской. Деревянные конструкции в сырых условиях и без проветривания разрушаются через 5 – 10 лет, но их долговечность существенно повышается при надежной защите от атмосферных влияний (до 50 и даже 100 лет).

Атмосферная и химическая стойкость.

Металлические конструкции корродируют под воздействием влажности и загрязнений окружающей среды агрессивными газами, ________. Для защиты от коррозии их красят, оцинковывают или обрабатывают особыми составами. Деревянные конструкции в аналогичных условиях подвергаются гниению и разрушению грибами. Против гниения их антисептируют, изолируют от увлажнения, обеспечивают надежное проветривание. Химическая стойкость деревянных конструкций против некоторых веществ довольно высока. Железобетонные и каменные конструкции атмосферостойкие. Химическая стойкость железобетонных конструкций в ряде случаев недостаточна. Ее можно повысить за счет использования полимерных покрытий, добавок, а также бетонополимеров и армополимербетонов. Перспективными в этом отношении являются конструкции, армированные неметаллической арматурой.

Эксплуатационные расходы.

Читайте также:
Достопримечательности Крыма

Железобетонные и каменные конструкции для поддержания их в период эксплуатации в надлежащем состоянии почти не вызывают расходов. Деревянные конструкции требуют непрерывного наблюдения и возобновления покрытий против гниения и огня, а также выполнения работ по устранению ослабления стыков и соединений. Стальные конструкции также требуют периодического окрашивания.

Дефицитность материалов.

Наиболее дефицитными являются материалы для алюминиевых и стальных конструкций, так как они в значительных количествах расходуются во многих других отраслях промышленности. В железобетонных конструкциях заполнители бетона – песок, щебень, гравий, легкие заполнители чаще всего местные материалы, как и сырье для каменных конструкций. Древесина – доступный материал в лесных районах.

12. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ОБЩИЙ ПОДХОД К
РАСЧЕТУ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ РАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Металлические конструкции

Стальные конструкции целесообразны главным образом в зданиях и сооружениях с большими нагрузками, пролетами и высотами. Они используются также в цехах металлургических заводов, резервуарах, высоконапорных трубопроводах, в каркасах уникальных высотных зданий, опор высоковольтных электросетей, подвижных конструкциях кранов, разводных мостов и т.п.

Экономически обосновано их применение для ферм покрытий пролетом 30 и более метров, колонн высотой 16 и более метров, подкрановых балках для кранов грузоподъемностью 30 и более тонн.

В практике последних лет наибольший экономический эффект получают при применении структурных, висячих покрытий, а также предварительно напряженных конструкций.

В ограждающих конструкциях стен и покрытий применяются профилированные настилы, рулонные полотнища, волнистые алюминиевые листы, утепленные листы из стали и алюминия.

Деревянные конструкции

В районах, где древесина является местным материалом, деревянные конструкции усиленно используются для строительства жилых, общественных и сельскохозяйственных зданий, а также инвентарных подвижных и сборно-разборых зданий.

Наиболее перспективными являются клееные деревянные конструкции, преимуществом которых является их индустриальность, долговечность, надежность при пожаре, повышенная атмосферная стойкость.

Разработаны металлодеревянные конструкции для перекрытия пролетов 60 и более метров.

Металлические и деревянные конструкции рассчитываются с учетом упругости материалов, а также их неупругих свойств и однородности.

Каменные конструкции

Основная область применения конструкций из каменной кладки – стеновые конструкции (около 60% в общем балансе). Высокие эксплуатационные качества каменных конструкций, простота возведения обуславливают их целесообразность при нестандартном строительстве, возведении нетиповых частей зданий, а также при реконструкциях, ремонтах зданий.

Железобетонные конструкции

Основным строительным материалом капитального строительства является железобетон.

Применяются предварительно напряженные и обычные (ненапряженные) конструкции, как в сборном, так и в монолитном исполнении.

Заводы сборного железобетона выпускают конструкции из тяжелого, легкого, специального железобетона практически для всех областей строительства (гражданское, промышленное, сельскохозяйственное, транспортное, энергетическое и т.п.).

Это стеновые панели, колонны, плиты покрытий и перекрытий, балки, фермы, арки, подкрановые балки, фундаментные балки и блоки, элементы пространственных покрытий, пролетных строений мостов, подпорных стен, подземных переходов и строений, опоры контактных сетей, шпалы, трубы, элементы оград дорожного строительства и др.

Широкое распространение имеет монолитный железобетон в зданиях повышенной этажности, промышленном строительстве и строительстве специальных сооружений.

Эффективность железобетонных конструкций значительно повышается при использовании легкого конструкционного бетона, армоцемента для большепролетных пространственных конструкций, фибробетона, железобетона с неметаллической арматурой.

Как известно железобетон – это комплексный материал, состоящий из бетона и металлической арматуры. Совместная их работа обеспечена за счет надежного сцепления арматуры с бетоном, надежной защиты арматуры от коррозии защитным слоем бетона, а также тем, что бетон и сталь обладают близкими коэффициентами температурного расширения (прописать значения), вследствие чего в обычных условиях (при температурах от -20 до +50 о С) эксплуатационные качества конструкций не снижаются.

Наличие в железобетоне двух различных по свойствам материалов – бетона и стали, учитывается при расчете железобетонных конструкций.

Рассмотрим пример изгибаемого элемента без предварительного напряжения (рис. 4).

Балка на двух опорах, загруженная равномерно распределенной нагрузкой интенсивностью q, Н/м.

Для конструкции из упругого материала справедливы известные из курса сопротивления материалов уравнения:

, (10)

гипотеза плоских сечений:

, (11)
, (12)
, (13)

максимальное краевое напряжение:

. (14)

Эти уравнения дают возможность решить задачу расчета сечений – по известному изгибающему моменту М подобрать такое сечение, чтобы несущая способность балки была обеспечена, или же если сечение балки известно, проверить его несущую способность.

Для железобетонной конструкции решение подобной задачи усложняется тем, что железобетон – это материал, который не подчиняется закону Гука (модуль деформации Е не является величиной постоянной, диаграмма носит нелинейный характер, после появления трещин железобетон теряет сплошность, гипотеза плоских сечений не является справедливой), т.е. классические методы сопротивления материалов к его расчету оказываются неприменимыми. Учет всех факторов, влияющих на несущую способность железобетонной конструкции в аналитической форме, затрудняется вследствие их многочисленности и сложности.

Теория сопротивления железобетона носит экспериментально – теоретический характер. Поэтому при расчете железобетонных конструкций наряду с классическими формулами сопротивления материалов используются эмпирические формулы и коэффициенты, учитывающие многочисленные параметры, определяющие различные свойства материалов и условия эксплуатации конструкций.

12.1. Основы расчета железобетонных конструкций, по
предельным состояниям первой группы.

Сущность железобетона.

Железобетон – это комплексный материал, в котором соединяются бетон и стальная арматура.

Читайте также:
Гаражные ворота Alutech: область использования и преимущества

Бетон хорошо сопротивляется сжимающим усилиям и во много раз (10-15 раз) хуже растягивающим, поэтому бетонные конструкции, в которых под нагрузкой возникает растяжение, имеют низкую несущую способность. Так бетонная балка разрушается при относительно малой относительно малой нагрузке вследствие образования трещин в растянутой зоне, тогда как прочность сжатой зоны не используется.

Железобетонная балка, снабженная в растянутой зоне стальной арматурой, обладает несущей способностью во много раз большей, т.к. после образования трещин в бетоне растянутой зоны, растягивающие усилия воспринимаются арматурой.

Стальная арматура хорошо сопротивляется не только растяжению, но и сжатию, поэтому арматуру рационально использовать и для усиления сжатого бетона. Примером такой конструкции является железобетонная колонна (рис. 5).

Широкому применению железобетона в строительстве способствуют такие его качества, как долговечность, огнестойкость, стойкость против атмосферных воздействий, высокая сопротивляемость статическим и динамическим нагрузкам, способность задерживать радиоактивные излучения, возможность использования местного сырья для приготовления бетона (песок, гравий, щебень), небольшие эксплуатационные расходы.

Вместе с тем применение железобетона связано с рядом осложнений, связанных с его значительным весом, относительно высокой звуко- и теплопроводностью, необходимостью применения форм (опалубки) и выдерживания в них конструкции до набора прочности, низкой трещиностойкости.

Благодаря совершенствованию технологии изготовления, составов бетона, применению легких заполнителей бетонов, а также их поризации эти трудности удается преодолевать. Повышение трещиностойкости железобетонных конструкций достигается использованием предварительного напряжения их путем создания значительных сжимающих напряжений в частях конструкций, которые при эксплуатации испытывают растяжение. В предварительно напряженных конструкциях удается предотвращать образование трещин или снизить ширину их раскрытия.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Железобетонные конструкции: виды, характеристики и армирование

Сегодня ни один строительный объект не обходится без использования железобетонных изделий (ЖБИ). Ежедневно в мире производят около 2 миллиардов изделий из бетона, при этому существующие технологии постоянно обновляются и дорабатываются.

Основными преимуществами использования железобетонных конструкций являются быстрота и удешевление возведения домов различной сложности. Это обеспечивается, в том числе простотой изготовления ЖБИ.

Характеристики железобетонных конструкций

  • Повышенная прочность и долговечность.
  • Способность стойко переносить перепады температуры, в том числе сильные морозы.
  • Устойчивость к воздействию влаги и огня.

Прочностные качества бетона напрямую зависят от качества цемента и от свойств, которыми обладают применяемый песок и гравий. Конечное качество бетона также зависит от пористости (отношения количества пор к общему объему) и плотности (отношения массы к объему).

Пористость бетона зависит от количества цемента в смеси и возникает из-за испарения излишков воды при его недостаточности. Плотность бетона напрямую влияет на прочность изделия и его способность противоборствовать сжиманию.

Устойчивость железобетонных конструкций к огню, объясняется невысокой теплопроводностью. Они могут переносить, без видимых разрушений, до одной тысячи градусов тепла без последствий очень долгое время. Именно поэтому бетонная продукция используется при строительстве промышленных предприятий, работающих при повышенных температурах.

Несомненно, важная особенность железобетонных конструкций – морозоустойчивость. Если материал насыщен достаточным количеством воды, то он сможет выдержать многочисленные изменения температуры без ощутимых потерь для качества. Согласно исследованиям, снижение прочности будет минимальным.

Однако, при всех плюсах бетон характеризуется очень маленьким сопротивлением растяжению. Чтобы избежать связанных с этим проблем, проводится укрепление элементами из армированной стали (например, проволокой или прутьями), или других материалов. Подобное изделие является высокопрочным и к тому же практически не поддается растяжению.

Армирование

Армирование – комплекс работ, направленных на увеличение надежности и прочности бетонных изделий в жилом и промышленном строительстве.

Безусловно, одним из лучших примеров применения армирования является создание прочного и долговечного основания для полового покрытия.

Основная работа заключается в создании металлической основы при стяжке.

С помощью армирования можно уменьшить количество используемого бетона. Основными материалами для армирования являются:

  • Армирующие проволочные сетки и прутья.
  • Стекловолокнистые изделия.
  • Сетки из полимерных материалов.

Имея такой широкий выбор материалов, в любое время можно подобрать лучший вариант, отвечающий высокому качеству производимой конструкции.

Виды железобетонных конструкций

Теперь рассмотрим виды железобетонных конструкций.

Монолитные

Монолит — это основной тип железобетонных конструкций, используемых для строительства всех видов строений.

Железобетон состоит из стали и бетонной массы и называется комплексным стройматериалом, ускоряющим темпы строительства.

Достоинства:

Важным достоинством монолита можно считать низкую материалоемкость. То есть пространственная целостность, а говоря профессионально, высокая статическая неопределенность. К другим сильным сторонам относятся прочность, огнестойкость, долговечность, простота формообразования, низкие расходы на эксплуатацию.

Недостатки:

Вследствие усадки или силовых нагрузок существует возможность возникновения трещин, высокая тепло и звукопроводность, высокая плотность. Сезонность выполнения работ тоже можно отнести к недостаткам, так как все они должны быть выполнены в теплое время года.

Сборные ЖБИ

Сборные железобетонные конструкции являются готовыми изделиями. СЖК изготавливаются на специальных предприятиях, где имеется необходимые устройства. Это дает возможность уменьшить стоимость изделий и получить высокую производительность.

Когда-то создание СЖК благоприятно повлияло на увеличение объемов строительства. Сборные изделия из железобетона обладают универсальностью, из них можно строить в любое время года и в любую погоду.

В таких сборных сооружениях имеется единственный минус — это большая трудоёмкость. Для создания стыков применяются арматурные приспособления и соответственно влияют на стоимость.

Железобетонные плиты

Это довольно широко распространенный вид ЖБИ, которыми пользуются на стройках при возведении потолков, стен зданий, перегородок как в жилых, так и коммерческих помещениях. Железобетонная плита похожа на прямоугольник, имеющий дверные и оконные проемы, выступы под подоконники. На потолочных железобетонных плитах проемы отсутствуют. На случай перевозки панели устанавливаются вертикально под уклоном в 10 градусов. Категорически следует исключать соприкосновение плит, под них обязательно подкладываются специальные подкладки.

Читайте также:
Почему многие выбирают шкафы-купе?

Фермы

Специальные железобетонные фермы применяются в качестве перекрытий в огромных сооружениях. Они похожи на плоский прямоугольник с решетками. Перевозка строго в положении стоя.

Балки и ригели

Балки и ригели применяются в качестве несущих компонентов, в боковых, верхних и центральных местах строящегося здания. Они бывают односкатными, двускатными или с прямыми углами. В процессе спецперевозки ригели устанавливаются прямо по всей длине. В целях опоры ригелей пользуются подосновами, устанавливаемые под нижнюю часть. От длины балок зависит расстояние между прокладками. Сбоку их обязательно закрепляют по всей высоте. Транспортируют строго вертикально, горизонтальная спецперевозка недопустима, возможно, разрушение изделия. Перевозя сразу множество частей, между балками прокладывают разделительные подкладки толщиной более 10 см.

Возведение зданий и сооружений промышленного и жилого назначения на грунтах со слабой несущей способностью, невозможно без применения в их основании свай.
ЖБИ сваи стойки к агрессивному химическому воздействию и мало подвержены коррозии. Сваи сохраняют работоспособность во влажных и мёрзлых грунтах. Их монтаж выполняется с применением специального оборудования. Применение свай обеспечивает устойчивость здания, прочность и неизменность его основания.
Сваи перевозят, укладывая горизонтально с опиранием на деревянные подкладки. Допускается перевозка свай, уложенных в несколько ярусов.

Стойки

Стойки служат опорами для электропередающих линий и наружного освещения. Их главное предназначение надёжное расположение электропроводов на заданном безопасном расстоянии от различных поверхностей. Применение в конструкции опор арматурного каркаса и специальных марок бетона обеспечивает их надежность и длительный срок эксплуатации.

Конструкционно стойки подразделяют на виды:

  • концевые;
  • промежуточные;
  • угловые;
  • анкерные.

Кроме того, стойки для опор ЛЭП могут быть одноцепными и многоцепными.

Допускается группирование опор для их перевозки, соблюдая их горизонтальное положение. Обязательно наличие специальных подкладок в местах соприкосновения.

Колонны

Колонна железобетонная является несущим элементом сборного каркаса зданий и сооружений производственного и жилищно общественного предназначения.

В основном колонны имеют прямоугольное или квадратное сечение. Для тяжёлых подкрановых конструкций производят двухветьевые колонны.

Перевозка колонн железобетонных может производиться с укладкой штабелем, когда первый ряд уложен непосредственно на грузовое место, а остальные ряды укладывают на настил из спецподкладок.

Объёмные блоки

Объёмные блоки используются при строительстве зданий и сооружений для промышленности. Существуют отдельные конструкции, применяемые в жилом и общественном строительстве. Это тонкостенные элементы, как правило, с дополнительным заполнением звуко- и теплоизоляционными материалами, с проёмами для окон и дверей. Отличаются почти полной заводской готовностью.

Перевозка объёмных блоков допускается только в вертикальном положении, поскольку они не переносят динамических нагрузок, неизбежных при транспортировке. Чтобы не допустить смещения блока во время движения на грузовых платформах устраивают специальные упорные выступы.

Санитарно-технические кабины (СТК)

Представляют собой пространственную конструкцию санитарного узла. Кабины такого типа применяются при строительстве зданий для жилья и общественного пользования. Имеют большие габариты и объемы. Перевозка СТК разрешена в вертикальном положении, при этом опора осуществляется на грузовую платформу, с использованием двух прокладок. Таким же способом перевозятся шахты лифтов. Устанавливаются кабины на основание, выведенное по горизонтальному уровню.

Сборно-монолитные ЖБИ

Представляют собой совокупность элементов. Технология сборки осуществляется путем совместного укладывания сборного железобетона и монолита. В этой технологии важную роль играет качество взаимодействия сборных частей с частями монолита. Допускается разность в формах и габаритах сборных элементов, для достижения наилучшего качества. Решение принимается с учетом назначения объектов и обстоятельств.

Необходимо знать, что в СМЖК опалубкой для монолита является сборный железобетон. Пространственная жесткость гарантируется монолитной заливкой, что ведет к снижению расхода материалов.

В СМЖК сочетаются достоинства прежних видов. Благодаря своей экономичности, позволяют возводить объекты с учетом современных методов. В элементах из монолита широко применяют пористые бетоны, вследствие чего в значительной степени уменьшается вес всей конструкции.

Железо и бетон – отличное сочетание. Данные конструкции применяются не только в строительстве зданий, учитывая невысокую теплопроводность, используются в промышленных цехах и не только. Виды ЖБК за счет своих размеров, веса и условий, требуют точного соблюдения процесса транспортировки и надлежащей подготовки подвижного состава. Технология производства этих изделий продолжает совершенствоваться.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: