Стеклопластиковая арматура для фундамента: Подойдет ли композитная арматура для ленточного фундамента

Подойдет ли композитная арматура для ленточного фундамента

Возведение загородного коттеджа, частного дома начинается с укладки опоры. Арматура для ленточного фундамента является основой, на которой затем выстраивают здание. Каждое строение предварительно рассчитывается, подбирают толщину стержней, их количество.

Арматура для фундамента, цена на большие оптовые заказы уточняется у менеджеров нашей компании «Сетка Плюс».

Особенности композитной арматуры

Композитная арматура в ленточном фундаменте представлена изделиями, созданными из стеклянных или базальтовых волокон, пропитанных для связки полимерной основой. Их также изготавливают из углеродных и арамидных волокон.

Материалы стержней влияют на состав, их изготавливают из стекло -, базальто- и углепластика. Он легко определяется по внешним признакам:

• Стеклопластиковые прутья светлых тонов, отливают желтизной;
• Базальтовая и углепластиковая окрашена в чёрный тон.

Изделие имеет сечение, которое обеспечивает нужный режим работы армированных бетонных конструкций. Для визуального отличия стрежней с разными диаметрами, улучшения их вида, некоторыми производителями в состав сырья добавляются цветные пигменты.

Строительный материал выполняется:

• Из стеклопластика (АСП). Стекловолокно смешивают с термореактивными смолами, выполняющих роль связующих элементов. Отличительной особенностью является маленький вес и высокая прочность;
• Из базальтопластика. В основе – базальтовые волокна, связующий элемент из органической смолы. Преимущества — высокая стойкость к воздействиям щелочей, кислот, газов, солей.

Прочную основу стержня производят из элементов с вяжущими свойствами. Они придают изделиям необходимую прочность. Применение — жилое и промышленное строительство. Стеклопластик обладает преимуществами перед бетонными конструкциями, используется для укрепления:

• бетонных сооружений, выполняющих ограждающую функцию;
• кладки из пенобетона или газобетона;

Особенности ленточного фундамента

Наибольшую популярность среди опорных конструкций, которые возводятся под здание для строительства загородных коттеджей, имеют ленточные опоры. Они способны выдерживать нагрузки деревянных и кирпичных построек, незаменимы для зданий, у которых массивные стены, они:

• Просты в возведении;
• Обходятся сравнительно не дорого;
• Подходят для разных типов строения.

Имеют разновидности монолитной и сборной конструкции.

Для опор присущи следующие особенности:

• Соблюдение температурного режима;
• Чёткое исполнение технологического процесса;
• Подготовка опалубки;
• Дополнительное уплотнение бетонного слоя;
• Надёжность, долговечность.

Чтобы сделать расчет арматуры для ленточного фундамента, требуется руководствоваться правилами СП по бетонным и железобетонным конструкциям. Расчёт выполняют поэтапно:

1. Определяют несущую способность конструкции и оценку управляться с нагрузкой.
2. Определяют показатель жесткости (учитывают деформацию и величину трещин изделия на железобетонной основе).

Совместимость композитной арматуры и ленточного фундамента

Композитный материал применяют при строительстве домов до 4 этажей. Он лёгкий, поставляется в бухтах до 100 метров.

Нарезка прутков из бухты не составляет труда, а вязка делается без швов. Толщина арматуры для ленточного фундамента выбирается согласно требуемым правилам использования материалов. Каркас монтируют с помощью вязки. Тоненькие прутики связывают в прямоугольники, выполняя установленные требования, как вязать арматуру для ленточного фундамента.

Узнать, сколько арматуры для ленточного фундамента нужно, можно при помощи специального калькулятора.

Преимущества использования стеклопластиковой арматуры для ленточного фундамента

Ленточные опоры очень прочные и надёжные. В строительстве применяют стеклопластиковые и базальтопластиковые материалы, у которых имеются положительные качества:

• Отсутствуют коррозийные процессы;
• Обладают малым весом и небольшими габаритами;
• Доступная цена;
• Повышенная прочность, превышающая в 2 раза металлические стержни соответствующего сечения;
• Низкая теплопроводность;
• Не проводят электричество.

К недостаткам композиционных материалов относят невозможность проведения сварочных работ во время обустройства каркаса опоры.

Изделия производят из стержней толщиной от 4 до 18 мм. Поверхность имеет насечку или навивку. Изготавливают из материалов:

• Волокон неорганического сырья;
• Полимерной добавки, в состав которой входят термопластичные или термореактивные структуры.

Для строительства домов, коттеджей предварительно определяют, какая арматура нужна для ленточного фундамента. Композиционные прутики для закладки используют аналогично стальным стержням. Из прутов собирается каркас с определённым шагом. Места пересечений крепят стяжками, вязальной проволокой.

Производителями не предоставлены рекомендации, запрещающие применение композитного армирования при возведении любого вида фундамента. Для малоэтажных построек опоры выполняют с учётом, сколько арматуры на ленточный фундамент будет использовано.

Армирование ленточного фундамента композитной арматурой из стеклопластика

В зависимости от сечения опора бывает прямоугольной и Т-образной:

1. При выполнении Т-образной конструкции стенка работает на сжатие. Стеклопластик в стену можно закладывать без предварительных расчётов. Подошва воспринимает изгиб, поэтому для неё нужно рассчитать, сколько нужно материала для ленточного фундамента.
2. Для прямоугольного сечения применяют композитные стержни. Это связано с работой конструкции на сжатие.

Стеклопластиковые изделия активно используются для постройки опоры жилого дома, являющегося самой главной частью сооружения. Неправильно уложенная опора приводит к быстрому разрушению и деформации строения. Композитный материал используют для поддержки и увеличения крепости фундамента. Стеклопластиковую арматуру для ленточного фундамента скрепляют в единый каркас и заливают бетонной смесью для получения единой монолитной плиты.

Для получения качественного каркаса необходим специальный инструмент, помогающий выгибать прутья и стержни. Чтобы построить ленточный фундамент из композитного материала, необходимо определить, какую арматуру используют для ленточного фундамента. Затем требуется:

• Прорыть траншею длиной;
• Рассчитать закладочную глубину;
• В созданную прослойку добавляют гравий, который улучшает укладку. Её обильно поливают;
• Создают стеклопластиковую арматуру для ленточного фундамента;
• Монтаж проводят на кирпиче или другую опору;
• Определяют, какой диаметр арматуры нужен для ленточного фундамента (обычно используют прутья диаметром 8 мм), шаг арматуры в ленточном фундаменте;
• Прутья монтируют равными промежутками и закрепляют их вертикальными и поперечными стойками с промежутками в 40 см. На них затем фиксируют первые верхние прутики арматуры и связывают между собой поперечными прутиками.
• Перед тем, как вязать арматуру, продольные прутья раскладывают на земле, делают отметки в местах фиксации поперечных элементов, следя за тем, чтобы углы арматуры ленточного фундамента находились под прямым углом;
• Шаг арматуры может составлять от 15 до 30 см:
• Определяют, сколько нужно арматуры для ленточного фундамента.

Далее подготавливают опалубку опоры из доски, сколачивая прямоугольник нужного размера. Подготовленные прямоугольники собирают в коробку и устанавливают на место, где установят ленточный фундамент, пластиковая арматура совместно с распорными брусками будет посыпана грунтом, а готовую форму зальют бетоном.

Строительные площадки не обходятся без композиционных материалов, которые удешевляет постройку, сохраняя при этом высокое качество и надёжность опоры строения.

«Сетка Плюс» — завод стеклопластиковой арматуры, лидер на рынке металлической сетки и композитной арматуры. На нашем сайте вы также можете приобрести арматурную сетку для фундамента и сетку кладочную по выгодной цене.

Обвязка фундамента стеклопластиковой арматурой: как правильно, фото, видео

Содержание

1. Характеристики стеклопластиковой арматуры
   1. Стеклопластик и сталь – сравнение характеристик
2. Особенности использования арматуры
   1. Для плитного фундамента
   2. При вязке проволокой
   3. Хомутами
   4. Для ленточного фундамента
   5. Для столбчатого фундамента
3. Инструкция по вязке арматуры
   1. Нюансы вязки проволокой
4. Заключение

Новые строительные материалы, в числе которых и стеклопластиковая арматура (СПА), очень медленно вытесняют старые, проверенные десятилетиями материалы. Все привыкли, что в железобетоне должная быть стальная арматура, о полной замене которой в масштабном строительстве речь пока не идёт. Однако для строительства фундаментов малоэтажных зданий гораздо выгоднее использовать композитные стержни, так как при меньшей цене и весе они могут выдерживать те же самые нагрузки. В чём достоинства такой замены, и как вязать стеклопластиковую арматуру для фундамента, будет рассказано в этой статье.

Стеклопластиком называется вид композиционного материала из термопластичного полимера, наполненного волокнами стекла или кварца. Основными преимуществами являются:

• малый удельный вес;
• высокая коррозионная стойкость;
• прочность на разрыв, не уступающая стали.

До недавних пор стеклопластики использовались преимущественно в космической и авиационной технике, но теперь, когда создана технология пултрузии (формирование неметаллической рельефной арматуры методом протяжки), появилась возможность и для широкого применения в строительстве.

Бетонный цоколь по монолитной плите

• Существуют различные вариации композитов, в том числе и комбинированных, но одним из самых доступных является стеклопластик. По сравнению с металлом он дороже, это если сравнивать цену за тонну. Но учитывая малый вес, погонных метров композитной арматуры в этой тонне (если сравнивать одинаковые диаметры) будет в пять раз больше. А значит, и по цене выгоднее.
• Как и стальная, арматура из стеклопластика предлагается в виде тонких и толстых стержней, стержневых карт и кладочных сеток. Для подбора арматуры по диаметру производятся такие же расчёты, как и для стальной, но всегда получается, что диаметр СПА может быть на одну ступень ниже. То есть, вместо металлической арматуры АIIID12 можно использовать стеклопластиковые стержни диаметром 10 мм – и вот почему.
• Модуль упругости, это усилие, которое надо приложить, чтобы растянуть материал на определённое расстояние. У композитной арматуры модуль ниже почти в 5 раз, чем у стальных стержней. Но величина эта постоянна, тогда как у стали она зависит от нагрузок и температуры окружающей среды.
• Есть ещё такой показатель, как предел прочности. Это предельная нагрузка, после которой материал полностью разрушается. У стальной арматуры он равен 400 Мпа, а вот у композиционной – не менее 1200 Мпа. У самого бетона эти цифры несопоставимо меньше, поэтому при пиковых нагрузках он разрушается первым, после чего в работу включается предел прочности арматуры.
• Чем он выше, тем большую нагрузку сможет выдержать тот же фундамент. Выходит, что конструкция, армированная стеклопластиком, будет держаться в три раза дольше. Но учитывая большую эластичность стеклополимерного композита, конструкция при этом существенно провиснет, из-за чего бетон будет сильнее растрескиваться.
• Чтобы найти золотую серединку, расчёт арматуры для фундамента должен производиться специалистом. При условии правильного подбора диаметров и шага элементов каркаса, стеклопластик может служить гораздо дольше из-за отсутствия коррозии.

В случае с фундаментами способность стеклопластика к более сильному прогибу особого значения не имеет, так как лента или плита всей площадью опирается на грунт. Это не то, что плита перекрытия или балка, которая имеет всего две точки опоры. Фундамент должен продемонстрировать высокую прочность, а с этим у армированной стеклопластиком фундаментной конструкции проблем точно не будет.

Самые популярные проекты серии FH:

Проект FH-90 Windows

Общая площадь:

90м²

Подробнее

Проект FH-114 Optimus

Общая площадь:

114м²

Подробнее

Проект дома FH-115 Status

Общая площадь:

115м²

Подробнее

Главным конкурентом стеклопластиковой арматуры является стальная, поэтому именно с ней и надо сравнивать технические характеристики:

Характеристика арматуры	Ед. изм.	Стеклопластик	Металл
Максимальная прочность на разрыв (чем больше, тем лучше)	МПа	1600	690
Модуль упругости (чем больше, тем лучше)	МПа	56000	200000
Относительное удлинение (чем меньше, тем лучше)	%	2,2	25
Коэффициент теплопроводности (чем меньше, тем лучше)	Вт/м*С	0,35	46
Коррозионная устойчивость		Не подвержен коррозии	Подвержен коррозии
Коэффициент теплового расширения (чем меньше, тем лучше)	10-6 С продольно	8-10	11,7
Коэффициент теплового расширения (чем меньше, тем лучше)	10-6 С поперечно	22	11,7
Устойчивость к излому		Низкая	Высокая
Электропроводность		Диэлектрик	Проводник
Оптимальное восприятие температур	Градус Цельсия	-60…. .+90	-200…..+750
Способы вязки арматуры		Хомуты, вязальная проволока, фиксаторы	Сварка, вязальная проволока
Возможность изготовления гнутых элементов в условиях стройки		нет	есть
Способность пропускать электромагнитные волны		Да	Нет
Экологичность		Малый процент токсичности	Нетоксичен

Композитная арматура может иметь различное назначение, и в том числе бывает специально предназначена для усиления бетонных конструкций. Как и стальная, она изготавливается гладкой и рифлёной, и продаётся в виде стержней или сетчатых карт. Для конструкций ленточного типа можно приобрести и готовый каркас для фундамента из стеклопластиковой арматуры.

Чтобы не нарваться на дешёвую подделку, покупать всё это нужно либо непосредственно у производителя, либо у официального дилера. У контрафактной арматуры может быть некачественная заливка витков, бывает более низкая или неравномерная плотность навивки стекловолоконного жгута (ровинга).

Но прежде, чем купить материал, нужно правильно его рассчитать, поэтому рассмотрим, как это делается на примере небольшого фундамента размером 6*6 м.

В плитном фундаменте не может использоваться арматура диаметром меньше 6 мм, если она стеклопластиковая, и она должна быть только профилированная. Ориентироваться надо на плотность грунта и вес строения. Минимальный диаметр арматуры можно взять, если постройка, к примеру, лёгкая каркасная, а грунт прочный. Если же дачный дом или гараж строится из каменных материалов, лучше взять пруты или сетку диаметром 10 мм.

При размере ячейки сетки 200 мм, количество прутков, укладываемых в одном направлении, составит 31 штуку — соответственно, 62 стержня на один уровень. Всего уровней два, поэтому нам понадобится 124 шестиметровых прутка, в метрах это будет 744.

Для соединения верхних и нижних сеток можно использовать обрезки той же арматуры. Учитывая, что пруты укладываются 31 на 31, всего получится 961 соединение. При толщине плиты 200 мм, за минусом толщины защитных слоёв (по 50 мм с каждой стороны), длина соединительных прутков составит 100 мм, или 0,1 м. Умножив её на количество соединений, получим 96,1 метр. Чтобы получить общую длину арматуры на плиту, надо суммировать 744 и 96,1. Округляем до целого числа, и в итоге получаем 841 м.

Теперь посчитаем количество необходимой проволоки, что может зависеть от схемы вязки. Обычно сначала связывают прутки нижнего пояса, после чего к ним присоединяют вертикальные элементы, которые будут соединять нижнюю сетку с верхней.

Схемы вязки арматуры

Чтобы произвести одно соединение, в среднем требуется 0,3 м проволоки. В одном уровне у нас 961 соединение, а в двух (снизу и сверху) – 1922. Путём умножения длины одного куска проволоки на их количество, получаем общую длину 576,6 м.

Стеклопластиковую арматуру можно – и даже более удобно, вязать не проволокой, а пластиковыми стяжками, используемыми обычно для связки проводов. Так как они продаются штучно, их количество будет соответствовать количеству соединений на каркасе.

Вязка пластиковыми стяжками

Как вариант, можно использовать специальные соединительные хомуты. Есть и такие, которые одновременно выполняют функцию подставки, обеспечивающей нужную толщину защитного слоя бетона.

Хомуты для соединения композитной арматуры

Отличительным свойством ленточной конструкции является её высота, которая всегда больше ширины. Лента лучше, чем плита работает на изгиб, поэтому диаметр арматуры здесь может быть меньше. В ней тоже делается два пояса армирования, только соединяются уровни чаще не короткими прутками как в плите, а гнутыми П-образными элементами.

Расчёт армирования производится в таком порядке (просчитаем всё тот же фундамент 6х6 м с одной внутренней стеной):

1. На подставки продольно укладывают более толстые рифлёные стержни (для одноэтажного дома можно брать диаметром 8 мм). Их при ширине ленты в 30-40 см будет всего по паре снизу и сверху.
2. Соединяющие их вертикальные стержни нагрузку не несут, а потому могут быть гладкими, без спиральной навивки – диаметр 6 мм.
3. При общей длине ленты 30 м, армируемой в 4 ряда, расход основной (продольной) арматуры составит 120 м.
4. Хомуты или вертикально-поперечные прутки устанавливаются через 0,5 м. Допустим, сечение ленты составляет 0,3*0,7 м, при котором на одно соединение будет уходить 1,6 м арматуры диаметром 6 мм. Всего секций перевязки образуется 61 — умножив эту цифру на 1,6, мы получим общую длину арматуры 97,6 м.
5. Каждая секция каркаса, связанная поперечной арматурой, имеет 4 соединения. Всего 4х61=244 соединения. Столько нужно хомутов или стяжек, если использовать для вязки их.
6. Если 244 умножить на 0,3 м, мы получим расход проволоки — 73,2 м.

Обвязка фундамента стеклопластиковой арматурой

Мнение эксперта
Виталий Кудряшов

строитель, начинающий автор

Задать вопрос

При вязке каркаса можно уменьшить диаметр арматуры, но при этом придётся увеличить количество продольных стержней. Можете просчитать оба варианта по цене и выбрать тот, который окажется наиболее выгодным.

Столбчатый фундамент работает не на изгиб, а на сжатие, так как рабочая арматура располагается не горизонтально, а вертикально. В таком положении она работает в облегчённом режиме, поэтому брать ребристые стержни можно диаметром 6 мм. По горизонтали монтируются гладкие прутки диаметром 4-5 мм, которые должны связать рабочую арматуру в пространственный каркас.

Форма каркасов для бетонного фундаментного столба

В зависимости от формы и размеров сечения столба, в каркасе могут присутствовать 2, 3 или 4 пояса рабочей арматуры. Для армирования столбов длиной 2 м и диаметром 0,2 м, обычно делают каркас прямоугольной формы из 4-х, связанных поперечной арматурой продольных прутков. Диаметры – 10 и 6 мм, с перевязкой в четырёх местах.

В таком случае, на один столб уйдёт 2*4=8 м основной арматуры, и 0,4*4=1,2 м перевязочной арматуры. Останется только умножить эти цифры на количество столбов, и вы получите общую длину стержней. На каркасе столба 4 пояса, в которых имеется по 4 соединения. Перемножив эти цифры, получаем 16 точек перевязки. Если вязать будете не стяжками, а проволокой, умножьте её расход 0,3 м на 16. Всего получится 4,8 м вязальной проволоки на один столб.

Мнение эксперта
Виталий Кудряшов

строитель, начинающий автор

Задать вопрос

На заметку: Арматура для ростверка считается по аналогии с конструкцией ленточного типа.

Каркас ростверка, обвязывающего столбы

Речь о том, как правильно вязать пластиковую арматуру для фундамента, пойдёт в следующей главе.

Перед тем, как вязать пластиковую арматуру для фундамента, желательно посмотреть видео. Однако это не отменяет наличия чертежа, в котором будут чётко обозначены все элементы каркаса и указаны расстояния между ними. Соответственно, на основании этого чертежа и должны отрезаться пруты рабочей и поперечной арматуры.

Вязать каркас для фундаментной ленты удобнее укрупнёнными блоками, которые затем опускаются в опалубку и привязываются друг к другу. При структурировании каркаса плиты, вяжут сначала сетку нижнего уровня, к ней фиксируют вертикальные перемычки, а затем уже приступают к формированию верхнего ряда.

Самые популярные проекты серии FH:

Проект Windows Villa FH-90WV

Общая площадь:

90м²

Подробнее

Проект Master Dom FH-144 c мастер-спальней

Общая площадь:

144м²

Подробнее

Проект FH-150 Full HDom

Общая площадь:

150м²

Подробнее

Угловое соединение

В последнее десятилетие композитная арматура стала весьма востребованной в малоэтажном строительстве. Она отлично подходит для армирования фундаментов, так как расчётное сопротивление растяжению у СПА в 3 раза выше, чем у стальных стержней. Композит лучше сохраняет свою форму при повышении температуры и практически не поддаётся деформированию, а благодаря меньшему весу стержней снижается и масса монолита. Полимеры не способны увлажняться, а потому не подвержены коррозии. Вывод напрашивается сам: конструкция, армированная стеклопластиком, прослужит гораздо дольше металлической.

Армированная волокном полимерная арматура для бетонных элементов

Рис. 1: Примеры стержней из стеклопластика с различными характеристиками поверхности.

Полимер, армированный волокном (FRP), предлагает новые возможности для конструкционных и неструктурных применений в строительстве зданий. Стержни из стеклопластика и, в последнее время, сетки (рис. 1 и 2) для использования в качестве армирования бетона приобрели популярность, предлагая некоторые явные преимущества, такие как устойчивость к коррозии, высокое отношение жесткости к весу и относительно более низкие трудозатраты и затраты на обработку. Стержни FRP успешно использовались в качестве конструкционной арматуры в бетонных элементах зданий и мостов (например, плиты и балки) в течение последних трех десятилетий. На рис. 3 показан ход строительства жилого дома в Грейт-Харборе, Берри-Айленд, Багамы, где для всех конструкционных бетонных элементов, включая каменные стены, использовалась арматура из полимера, армированного стекловолокном (GFRP). На рис. 4 показано использование прямых и изогнутых стержней из стеклопластика для изготовления изогнутых крышек в проекте замены моста на 23-й авеню через Ибис-Уотервей, округ Броуард, штат Флорида, 9.0003

Недавно появился интерес к использованию стержней и сеток из стеклопластика в качестве вторичной арматуры для бетонных элементов, таких как простые бетонные основания, плиты на грунте и простые бетонные стены, вместо обычной стальной арматуры, подверженной температурным и усадочным нагрузкам. Использование сетки из армированного базальтовым волокном полимера (BFRP) в качестве вторичного армирования показано на рис. 5. Сетка BFRP использовалась для этого проекта в международном аэропорту Флорида-Кис-Марафон в Марафоне, штат Флорида. Диаметр сетки составлял 3,6 мм (0,14 дюйма). провод, изготовленный в виде ортогональной сетки 100 x 100 мм (4 x 4 дюйма). Плита перекрытия, построенная на существующей бетонной плите (с трещинами и зазорами), используется для ангара для легких самолетов. Толщина плит варьируется от 100 до 150 мм (от 4 до 6 дюймов).

Оценка стержней и сеток FRP, используемых в качестве первичной или вторичной арматуры бетона в соответствии с законными строительными нормами и правилами в Соединенных Штатах, является темой этой статьи.

Строительные нормы и правила США

Рис. 2. Пример сетки FRP. Пересечения соединены неструктурным полимерным соединителем
.

В Соединенных Штатах, где полномочиями по регулированию строительства наделены местные органы власти, используется система типовых строительных норм и правил. Международный строительный кодекс (IBC) и Международный жилищный кодекс (IRC) — это два типовых кодекса, которые были разработаны для установления минимальных требований по охране здоровья и безопасности населения. В целом IBC и IRC касаются прочности конструкции, средств эвакуации, санитарии, надлежащего освещения и вентиляции, доступности, энергосбережения и безопасности жизни в отношении новых и существующих зданий, сооружений и систем. В настоящее время IBC принят по всей стране, а также на территории США, в то время как IRC также принят в большинстве штатов.

Рисунок 3: Строительство прибрежной резиденции. Бетонные плиты,
бетонных колонн и каменные стены включали арматуру из стеклопластика.

Инженеры и архитекторы обычно руководствуются национальными и местными строительными нормами, которые основаны на кодах моделей. Эти типовые нормы становятся особенно важными, когда соблюдение законно принятых строительных норм и правил требуется юрисдикцией, имеющей право утверждать строительные проекты. Соответствие может быть легко достигнуто, если в конструкцию включены материалы или узлы, указанные в IBC или IRC. Однако, если в проекте используются материалы или сборки, которые конкретно не указаны в IBC и IRC, может потребоваться демонстрация соответствия строительным нормам. Раздел 104.11 положений IBC[1] позволяет утвердить альтернативный материал, конструкцию или метод строительства, если должностное лицо, занимающееся строительством, считает, что предложенная конструкция является удовлетворительной и соответствует цели положений настоящего Кодекса, при условии, что материал и оцениваемый метод, по назначению, по меньшей мере эквивалентен предписанному по качеству, прочности, эффективности, огнестойкости, долговечности и безопасности. Подраздел 104.11.1 IBC, который относится к отчетам об исследованиях, позволяет выпускать такие отчеты из утвержденных источников, когда это необходимо, чтобы помочь в утверждении материалов или сборок, которые специально не рассматриваются.

Рисунок 4: Строящийся прибрежный мост. Стойки и изогнутая крышка
были усилены арматурными стержнями из стеклопластика, которые поставлялись как в прямом, так и в предварительно изогнутом виде.

Более постоянным вариантом было бы пересмотреть IBC и IRC, чтобы разрешить использование альтернативных материалов или сборок, таких как стержни FRP и мешанки, для использования в качестве структурного и вторичного армирования; однако такие изменения должны пройти длительный процесс общественного обсуждения и утверждения Советом по международному кодексу. С этой целью Комитет 440 ACI по армированию полимеров, армированных волокном, приступил к разработке обязательного языкового кода, регулирующего использование армирования FRP. Этот код будет зависеть от Кодекса ACI 318[2] и разработан таким образом, чтобы его можно было легко принять посредством ссылки в модель и местные строительные нормы и правила.

Предпочтительным методом является обеспечение соответствия нормам в соответствии с разделом 104.11 IBC. Обычно это достигается путем тестирования продукта в соответствии с критериями приемки (AC), которые определяют выборку продукта, тестирование и требования к качеству, которые должны быть выполнены для подтверждения соответствия коду. Результаты этих требований обобщаются в исследовательском отчете, предоставляемом должностным лицам кодекса, как указано в Разделе 104.11.1 IBC. Отчеты об исследованиях обычно выпускаются органами по сертификации, аккредитованными в соответствии со стандартом ISO/IEC 17065.[3] Все испытания должны проводиться в лаборатории, соответствующей стандарту ISO/IEC 17025. [4] Орган по сертификации (оценочное агентство) требует аккредитации признанным органом по аккредитации, который непосредственно проверяет компетентность лаборатории, посещая объект и наблюдая за его персоналом во время испытаний. Орган по аккредитации также должен определить, имеется ли в лаборатории надежная система качества, обеспечивающая точность сообщаемых результатов, и средства для проведения расследований и внесения исправлений в случае возникновения сомнений в отчетах.

На сегодняшний день IBC и IRC не включают положения об использовании стержней и сеток FRP в качестве замены стальной арматуры. Глава 19 IBC относится к ACI 318 для проектирования железобетонных зданий; аналогично, ACI 318 также не рассматривает использование стержней и сеток FRP в качестве замены стальной арматуры. Поэтому AC454[5] и AC521[6] для использования FRP в качестве армирования бетона были разработаны Службой оценки ICC (ICC-ES) в соответствии с разделом 104.11 IBC и разделом R104.11 IRC.[ 7]

Критерии приемлемости для соответствия строительным нормам и правилам

Рис. 5. Сетку из стеклопластика можно использовать в качестве вторичного армирования в плитах на грунте.

Разработка АС обычно начинается с подачи заявки от заинтересованной стороны, которая курирует изобретение или производство альтернативного строительного продукта, системы или технологии. После рассмотрения IBC и IRC для подтверждения того, что предложенная альтернатива не соответствует положениям IBC или IRC, с помощью продюсеров, ученых и других заинтересованных сторон составляется AC. Затем проект AC предоставляется общественности через открытую онлайн-публикацию для получения комментариев. Собираются общественные комментарии, подготавливается и публикуется ответное письмо сторонников предложенных критериев, и при необходимости вносятся дополнительные изменения. В качестве последнего шага проводятся открытые общественные слушания, на которых избранные независимые должностные лица кодекса действуют в качестве оценочного комитета, который выслушивает опасения общественности и ответы сторонников AC и задает свои вопросы и комментарии. Затем оценочная комиссия голосует за предложенный AC. Для принятия и выдачи АС требуется простое большинство голосов. Поскольку использование стержней и сеток FRP в качестве основного или вторичного армирования не подпадает под действие действующих норм, AC454 и AC521 были разработаны в соответствии с разделом 104.11 IBC и разделом R104.11 IRC с окончательными датами утверждения в октябре 2020 г. декабря 2020 года соответственно.

Рисунок 5: Сетку FRP можно использовать в качестве вторичного армирования плит на грунте.

AC454 применяется к стержням из стеклопластика или армированного стекловолокном куска, изогнутой формы и непрерывным закрытым скобам и связям (обручам), которые используются для армирования элементов бетонных конструкций. AC требует оценки физических и механических свойств, характеристик при ускоренном воздействии окружающей среды, характеристик при воздействии пожаров и процедур проектирования конструкции. AC454 применим к стержням FRP, которые являются сплошными и имеют круглое или некруглое поперечное сечение, или полые и имеют круглое поперечное сечение. Стержни, соответствующие стандарту AC454, используются в качестве арматуры в конструкционных бетонных элементах, таких как колонны, балки, стены, неглубокие фундаменты и односторонние или двусторонние плиты, а также в качестве поперечной арматуры для изгибаемых элементов. В соответствии с AC454 стержни FRP ограничены конструкциями, построенными в категории сейсмостойкости A или B с использованием бетона нормальной массы. Ссылки AC454 включают ASTM D7957/D7957M-17[8] для большей части необходимых испытаний и ACI 440.1R-15[9] для проектных положений. Тем не менее, AC454 также описывает полномасштабные структурные испытания элементов, армированных некруглыми сплошными стержнями FRP или круглыми полыми стержнями FRP.

Рис. 6: Опалубка, арматурные стержни и инициатор трещин для подготовки образца для испытания на усадочное растрескивание.

AC521 применяется к стеклянным или базальтовым стеклопластиковым стержням нарезанной длины или сеткам, изготовленным из сплошной проволоки с непрерывными, непрерывными круглыми поперечными сечениями. Элементы, оцениваемые в соответствии с AC521, включают физические и механические свойства. Стержни и сетки из FRP, оцененные в соответствии с AC521, используются в качестве альтернативы усадке и армированию от температуры, указанным в разделе 24.4 ACI 318-19.для простых бетонных оснований и для простых бетонных плит на земле (согласно определению ACI 360R-10[10]). Однако этот AC не отменяет требования к соединениям, указанным в Разделе 14.3.4 ACI 318-19 (и, следовательно, IBC и IRC). Стержни и сетки из стеклопластика в соответствии с этим AC также используются в качестве альтернативы горизонтальной термоусадочной арматуре в конструкционных гладких бетонных стенах, указанных в разделе 1906 IBC, разделах IRC R404.1.3 и R608.1 и ACI 332-14, разделах 8.2.1. и 8.2.7,[11] за исключением стен, где требуется вертикальное армирование. AC521 также предусматривает испытания на усадочное растрескивание (рис. 6). Целью испытания на усадочное растрескивание является демонстрация эквивалентности между заданной конфигурацией стержня или сетки FRP (то есть размером поперечного сечения FRP и расстоянием между ними) и выбранной конфигурацией стальной арматуры с точки зрения контроля характеристик растрескивания при усадке. Цель состоит в том, чтобы позволить подрядчику получить одобрение строительного чиновника на использование решения FRP в качестве альтернативы решению из стали без необходимости дополнительных испытаний или инженерных расчетов.

Помимо испытаний в соответствии с требованиями критериев приемлемости, не менее важным аспектом оценки продукции является требование документирования мер контроля качества при изготовлении материалов. Меры предназначены для проверки того, что произведенные материалы будут соответствовать характеристикам, ранее продемонстрированным в ходе испытаний. В качестве средства проверки система качества должна быть проверена аккредитованным инспекционным агентством. Инспекционное агентство должно быть независимым и соответствовать требованиям, изложенным в ISO/IEC 17020,[12] как определено признанным органом по аккредитации. Агентству по оценке поручено требовать, чтобы инспекционное агентство регулярно и не реже одного раза в год проверяло каждое производственное предприятие, чтобы гарантировать, что материалы FRP производятся и соответствуют критическим характеристикам и измерениям, указанным в документации по качеству.

Резюме

Комитет ACI 440 занимается разработкой зависимого от ACI 318 обязательного языкового кода, регулирующего использование армирования FRP. Комитет ожидает, что документ будет завершен к 2022 году. Как только этот кодекс будет опубликован ACI, он будет представлен на общественное рассмотрение в рамках процесса Совета по международным кодексам, чтобы его можно было принять в IBC и IRC для строительства бетонных зданий.

IBC и IRC являются преобладающими строительными и жилыми нормами в Соединенных Штатах. Для строительства зданий с использованием альтернативных материалов, не подпадающих под действие норм, существует два варианта:

• Строительные нормы и правила должны включать новую технологию в процессе публичных слушаний Совета по международным нормам или

.

• Соответствие строительным нормам показано на основании Раздела 104.11 IBC или Раздела R104.11 IRC.

Первый случай может быть выполнен после того, как комитет ACI 440 успешно разработал проектный код. Второй случай требует, чтобы сторонник альтернативных материалов продемонстрировал соответствие строительным нормам через AC454 или AC521, где AC454 применяется к приложениям структурного усиления, а AC521 применяется к приложениям усиления усадки и температуры.

Ссылки

1. «Международные строительные нормы и правила (IBC) 2021 года», Международный совет по нормам и правилам, Country Club Hills, IL, 2021, 833 стр.
2. Комитет ACI 318, «Требования строительных норм и правил к конструкционному бетону (ACI 318-19) и комментарий (ACI 318R-19)», Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган, 2019, 623 стр.
3. ISO/IEC 17065:2012, «Оценка соответствия. Требования к органам, сертифицирующим продукцию, процессы и услуги», Международная организация по стандартизации, Женева, Швейцария, 2012 г., 27 стр. 9.0054
4. ISO/IEC 17025:2017, «Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий», Международная организация по стандартизации, Женева, Швейцария, 2017 г. , 30 стр.

.

5. AC454, «Критерии приемлемости армированных волокном полимерных (FRP) стержней для внутреннего армирования бетонных элементов», ICC Evaluation Services, Inc., Country Club Hills, IL, 2020, 20 стр.
6. AC521, «Критерии приемлемости армированных волокном полимерных (FRP) стержней и сеток для внутреннего армирования ненесущих бетонных элементов», ICC Evaluation Services, Inc., первое издание, Country Club Hills, IL, 2020, 8 стр.
7. «Международный жилой кодекс (IRC) 2021 года», Совет по международному кодексу, Country Club Hills, IL, 2021.
8. ASTM D7957/D7957M-17, «Стандартные технические условия на сплошные круглые полимерные стержни, армированные стекловолокном, для армирования бетона», ASTM International, West Conshohocken, PA, 2017, 5 стр.

.

9. Комитет ACI 440, «Руководство по проектированию и строительству конструкционного бетона с армированными волокном полимерными стержнями (ACI 440.1R-15)», Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган, 2015 г. , 88 стр.
10. Комитет ACI 360, «Руководство по проектированию плит на грунте (ACI 360R-10)», Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган, 2010 г., 72 стр.

.

11. Комитет ACI 332, «Требования жилищного кодекса к конструкционному бетону (ACI 332-14) и комментарии», Американский институт бетона, Фармингтон-Хиллз, Мичиган, 2014 г., 56 стр.

.

12. ISO/IEC 17020:2012, «Оценка соответствия. Требования к работе различных типов органов, осуществляющих инспекцию», Международная организация по стандартизации, Женева, Швейцария, 2012 г., 18 стр.

Эта статья впервые появилась в февральском номере Concrete International за 2021 год и перепечатывается с разрешения.

Первоначально создано и опубликовано источником, указанным выше, который несет исключительную ответственность за его содержание. Любые факты, мнения или утверждения, изложенные в этой статье, основаны на утверждениях автора и не обязательно отражают мнение Международного совета по кодексам. Журнал Building Safety Journal представляет этот контент для повышения осведомленности об общедоступной информации в Интернете и не проверяет точность каких-либо фактов, утверждений или мнений, изложенных в статье.

изделия из полимеров и пластмасс для армирования, расчет и применение, экспертизы

1. Характеристики
2. Преимущества и недостатки
3. Сфера применения
4. Технология армирования

Каждый год на строительном рынке появляются новые материалы, которые чем-либо отличаются от старых. Стеклопластиковая арматура не является исключением. Эти изделия имеют массу преимуществ перед обычными стальными «каркасами».

Технические характеристики

Арматура из стекла появилась в 1960-х годах. Из-за дороговизны его применяли исключительно на Крайнем Севере, где металлические конструкции быстро подвергались коррозии. Композитные материалы чаще всего применялись для строительства опор мостов. В связи с бурным развитием химической промышленности цена на стеклопластиковую арматуру значительно снизилась. Это позволило стать доступным продуктом, проявляющим себя только с хорошей стороны во всех строительных конструкциях различного назначения.

Широкая популярность арматуры из стекла способствовала разработке ГОСТ 31938-2012 , где указаны требования к изготовлению арматуры и методы ее испытаний. Композитная стеклопластиковая арматура в соответствии с данным ГОСТом изготавливается диаметром от 0,4 до 3,2 см. Однако большим спросом пользуются материалы диаметром 0,6; 0,8 и 1 см.

В техническом документе помимо норм геометрии и диаметра арматуры указываются также требования к наружной поверхности изделий. На поверхности арматуры не должно быть расслоений, сколов, вмятин и других дефектов.

Стеклопластиковый материал состоит из высокопрочных стержней различного диаметра. Изготовлены из композитного материала — стеклопластика. Применяются в основном в бетонных конструкциях, а также для установки вместо железной арматуры. Стеклопластик окрашивается, декорируется, покрывается пленками ПВХ, а также поддается всем видам механической обработки. В зависимости от армирующей добавки различают стеклокомпозитную, углекомпозитную и комбинированную стеклопластиковую арматуру.

При выборе стеклоармирования для монтажа фундамента сооружения необходимо учитывать такие технические характеристики, как:

• верхний температурный предел применения стеклоармирования более +60°С;
• Предел прочности при растяжении — отношение приложенной силы к площади сечения детали. Стеклопластиковая арматура имеет предел прочности 900 МПа, а углепластиковая – 1400 МПа;

9Упругость при растяжении 0053 для углеродных композиционных материалов в 3 раза выше, чем для стеклокомпозитных материалов;

• Предел прочности при сжатии для любого вида арматуры из стекла должен быть выше 300 МПа;
• предел прочности сечения для стеклоармирования должен быть не менее 150 МПа, а для углеродного композита — не менее 350 МПа.

Преимущества и недостатки

Преимущества использования композитных полимерных изделий:

• легкая транспортировка за счет возможности сматывания материала в бухты;
• небольшие затраты при строительстве своими руками, так как материалы можно забрать из мастерской на собственном транспорте;
• небольшой размер позволяет обойтись без огромного количества рабочих и грузовых автомобилей;
• устойчивость к коррозии. Стеклопластик не боится влаги и агрессивных сред;
• отсутствие теплопроводных свойств, так как бетонные конструкции должны быть покрыты слоем утеплителя для высокой теплоизоляции — во избежание потерь тепла. По этой причине плохая теплопроводность композита практически не влияет на качество конструкции;

• диэлектрические свойства обеспечивают электробезопасность; легкий вес
• позволяет снизить затраты на транспортировку и погрузочно-разгрузочные процессы, а также упрощает усиление фундамента;
• высокий срок службы обеспечивает долговечность конструкции до 3 раз, что равняется 50–80 годам. В этом случае нет необходимости проводить дорогостоящие ремонтные работы;
• устойчивость к перепадам температур. Стеклянная арматура выдерживает диапазон температур от -70 до +200 градусов, поэтому на поверхности изделия со временем не появятся трещины;
• экологичность. Стеклопластиковая арматура полностью безопасна с точки зрения токсичности. Он соответствует всем европейским стандартам, а также не наносит вред окружающей среде;
• радиопрозрачность — без экрана и без помех для радиоволн, мобильной связи и интернета.

Применение композитного материала имеет следующие недостатки:

• не поддается изгибу, поэтому необходимо делать схемы для производителя;
• нельзя использовать сварку. Для композитной арматуры используют вязку;
• неустойчивость к перепадам температур. При температуре +600 градусов сталь теряет свои полезные свойства, а композитные материалы теряют несущую способность еще раньше.

При сравнении стальной и стеклопластиковой арматуры у последней будет больше преимуществ, а именно:

• стойкость к коррозии, т. к. они не боятся ни кислот, ни щелочей;
• низкая теплопроводность, так как армирование стекла производится из полимерных изделий. В результате при возведении фундаментов отпадает необходимость в мостиках холода;
• по сравнению со стальной арматурой стеклопластик не проводит электрический ток и не образует радиопомех; изделия из железа
• весят до 10 раз больше, чем изделия из стеклопластика;
• ценовая политика на два вида фурнитуры практически не отличается, но гораздо удобнее в использовании — стеклопластик. В среднем стеклопластиковые изделия дороже металлических на 30%, но производители уверяют, что диаметр стальной арматуры больше, чем у стеклопластиковой. Например, металлическая арматура диаметром 0,8 см и длиной 1 метр стоит 10 рублей, а стеклопластиковая – 16 рублей. Но при этом диаметр стеклопластиковой арматуры можно взять не 0,8 см, а 0,6 см, но цена за 0,6 см будет 10 руб. А это значит, что при покупке вы получите практически такую ​​же стоимость, как и при покупке металлической фурнитуры;
• монтаж стеклопластиковой арматуры обычно обходится без швов, так как они выпускаются в виде стержней длиной до 150 метров. При использовании железной арматуры стыки считаются самыми нестабильными участками. А применение стеклопластиковых материалов при возведении фундаментов не оставляет нестабильных участков в армирующей основе;
• еще одним из важнейших преимуществ стеклопластика является то, что покупатель может приобрести количество материала строго по потребности;
• транспортировка изделий из стеклопластика намного проще, чем металлических. Стержни и катушки со стеклопластиковой арматурой помещаются даже в легковой автомобиль;
• параметр теплового расширения стеклопластика практически такой же, как у бетона, поэтому при армировании фундамента и бетонных конструкций не образуются различные дефекты.

По мнению специалистов, арматура стеклопластикового типа действительно имеет вышеперечисленные положительные и отрицательные стороны. Однако основная его задача заключается в укреплении фундамента, а из-за низкого уровня прочности материала добиться этого очень сложно.

По этой причине большинство покупателей предпочитают обычную фурнитуру. Многие также задаются вопросом, как можно укрепить этот материал, если его нельзя сваривать и скручивать. Некоторые строители используют пластиковые бутылки, чтобы удешевить фундамент. В результате такие сооружения не разрушаются уже многие десятилетия. Большинство инженеров сочли использование стеклопластиковой арматуры очень эффективным, так как оно позволяет значительно ускорить возведение любой конструкции, что также снижает материальные затраты.

Область применения

Стеклопластиковая арматура стала широко применяться в сфере промышленного строительства, а в строительстве частных домов только начала внедряться.

При строительстве коттеджных объектов композиционные материалы необходимы для берегоукрепления и усиления следующих элементов:

• ограждения железобетонных конструкций. Но в несущих конструкциях и перекрытиях их не применяют;
• большинство типов фундаментов. Процесс армирования фундаментов ленточного типа с использованием стеклопластика может обойтись без расчетной части, так как изделие легкое и устойчивое к вредным факторам. Но тем не менее применять его нужно крайне осторожно, особенно для крупных строительных конструкций и фундаментов на пучинистых, просадочных грунтах и ​​в грунтах с повышенным содержанием грунтовых вод;
• газобетон и пенобетон;
• дороги с повышенным воздействием средних факторов внешней среды;
• каменная кладка. В кладочные растворы добавляют антифриз и другие компоненты, ухудшающие надежность стальных материалов. Пластиковая композитная арматура не боится никаких добавок.

А вот при армировании кирпичной кладки вопрос использования стеклопластиковой арматуры является спорным. Профессионалы утверждают, что при кладке газобетонных стен следует использовать стеклянную арматуру диаметром более 0,6 см, а углы армировать стальным материалом. В результате получилось сочетание двух видов материалов.

Применение стеклоармирования оправдано только в том случае, когда предъявляются ужесточенные требования к стойкости с учетом воздействия коррозии, теплопроводности и токопроводящих свойств армирующих изделий.

Технология армирования

При армировании различных типов фундаментов применяют арматурные стержни диаметром 0,8 см.

При самостоятельном монтаже следует придерживаться следующей последовательности:

• при установке опалубки ее части заворачиваются в пергаментную бумагу, чтобы их можно было использовать несколько раз;
• с помощью горизонтального уровня делается разметка на деталях опалубки, на которую будет заливаться бетонный раствор. Это необходимо для равномерного распределения бетонного состава по всему периметру фундамента;
• элементы стеклоармирования для усиления всех видов фундаментов засыпаются смесью толщиной более 5 см. Для этого также можно использовать кирпичи, которые следует уложить на дно конструкции;
• на ряд кирпичей укладывается несколько рядов стеклопластиковой арматуры. Следует использовать сплошные стержни без соединений. Для расчета необходимой длины стержня необходимо предварительно измерить длину каждой стороны будущего фундамента. На основании этих значений можно размотать или отрезать стержни необходимой длины;
• после укладки продольного ряда стержней приступают к усилению поперечных перемычек пластиковыми хомутами;
• изготовлена ​​верхняя часть рамы, которая в точности повторяет нижнюю часть. Размер одной клетки около 15 см. Оба уровня закреплены вертикальными перемычками;
• после вязки арматурного каркаса начинается процесс заливки бетонного состава. Специалисты рекомендуют использовать бетон марки М400.

Грамотный расчет арматуры стеклопластикового типа позволит избежать лишних затрат и дополнительных проблем из-за отсутствия арматурных стержней и приобрести необходимое количество продукции. Расчет для фундаментов ленточного и плитного типов заключается в определении длины и количества стержней , исходя из площади фундамента и шага армирующей сетки. Необходимо учитывать, что плита должна иметь два армирующих пояса: нижний и верхний, которые закрепляются вертикальными стержнями по всему периметру плиты. Процесс армирования столбчатого фундамента отличается. Ребристая арматура укрепляется по вертикали, а гладкая – по горизонтали. Для каркаса требуется 3-4 стержня, их длина равна высоте столба. Для столбов большого диаметра потребуется больше стержней, а на один столб необходимо более 4 горизонтальных стержней.

Для расчета оптимального объема бетонного раствора необходимо знать периметр фундамента, который умножается на значения его ширины и глубины. При заливке смеси необходимо помнить, что необходимо уплотнить раствор во избежание появления пузырьков воздуха.

Бетонный раствор застывает около 3 недель. В это время необходимо защитить поверхность залитого фундамента полиэтиленом от влаги. В солнечную погоду рекомендуется опрыскивать поверхность водой.

Большинство специалистов говорят о том, что при кладке газо- и пеноблоков углы необходимо усиливать металлической арматурой.