В процессе возведения жилых и общественных зданий, а также промышленных объектов необходимо применять специальные методы, направленные на улучшение прочности и долговечности конструкций. Основным способом достижения этой цели является армирование, которое включает множество различных методик и видов.
Что такое армирование и для чего оно нужно?
Армирование — это ключевая практика в строительстве жилых и нежилых объектов, включая как цивильные, так и промышленные сооружения. Этот процесс необходим для увеличения прочностных характеристик и надёжности конструкции, что особенно важно в условиях разнообразных эксплуатационных нагрузок.
Несмотря на высокие прочностные свойства бетонных материалов, они подвержены разрушению из-за воздействия внешней среды, таких как перепады температур и влагостойкость. Поэтому армирование бетонных изделий стало незаменимым элементом строительных работ, позволяющим значительно улучшать их характеристики.
Давайте детально рассмотрим, что подразумевается под армированием, в каких случаях оно необходимо и какие методы применяются. Основная цель армирования заключается в увеличении несущей способности конструкций и снижении риска появления трещин, возникающих из-за колебаний температур. Для этого используются высокопрочные материалы, такие как сталь, базальтовые и стеклянные волокна, а также фибровые добавки.
Методы армирования оказывают влияние на долговечность конструкций и предотвращают коррозию, что также способствует повышению надежности строений.
Элементы конструкции, требующие армирования
Каждое отдельное строение требует индивидуального проектирования, что обуславливает необходимость специфического подхода к армированию. В процессе проектирования определяется не только наличие, но и расположение арматуры, что позволяет учитывать специфические нагрузки на конструкцию. Именно на этих этапах определяется, какие части здания подлежат армированию, например:
- Фундаменты зданий, отвечающие за распределение нагрузок по грунту.
- Первый ряд кирпичной кладки, который должен быть усилен для поддержки основной массы.
- Промежуточные ряды, которые располагаются вдоль длины стены, подверженные разрушению.
- Оконные проёмы, с учетом добавления 0,9 м арматуры в каждую сторону для дополнительной прочности.
- Перекрытия, которые должны выдерживать вес элементов, находящихся над ними.
- Базовые элементы стропильных систем, которые должны быть надёжными и устойчивыми к ветровым нагрузкам.
- Части конструкций, подвергающиеся особым нагрузкам, требующим дополнительного армирования.
Арматурные работы. Общие понятия
Перед тем как перейти к описанию различных видов, методов и типов используемых материалов для армирования, необходимо чётко уяснить, что такое армирование само по себе. Бетон, являющийся основным строительным материалом, способен выдерживать сжимающие нагрузки до одной тонны на квадратный сантиметр, но не так эффективно справляется с растяжением, которое может привести к его разрушению.
Для достижения надёжного соединения между бетоном и арматурными элементами, арматура изготавливается с рифлёной поверхностью, что обеспечивает лучшее сцепление. Чтобы компенсировать недостатки бетона, необходимо его армировать. Симбиотическое взаимодействие арматуры и бетона даёт возможность получить конструкцию, соответствующую современным строительным нормам относительно ожидаемых нагрузок.
Для повышения прочности предпочтительно использовать предварительно напряжённую арматуру. Это достигается путем её растяжения перед заливкой бетона с помощью специальных устройств. Впоследствии напряжение не ослабевает, а, наоборот, стягивает всю массу бетонного изделия, что в свою очередь способствует улучшению его механических свойств.
Армирующие элементы объединяются в единую систему, которая придаёт каркасу здания высокую жесткость и надёжность.
Необходимые расчёты армирования регламентируются в правилах, связанных со строительством. В случае частного строительства нет необходимости в глубоком изучении нормативной документации, однако важно следовать основным правилам, которые достаточно известны каждому профессиональному строителю.
Суть армирования
Основная задача армирования — это повышение несущей способности конструкции, что позволяет избежать появления трещин, возникающих из-за температурных изменений. Для этого применяются такие материалы:
- сталь;
- базальтовое волокно;
- фибра (включая металлическую, стеклянную и полипропиленовую);
- стекловолокно.
Эти материалы обладают улучшенными характеристиками прочности и долговечности.
Использование данных материалов находит применение в следующих сценариях:
- Монолитные фундаменты жилых зданий и промышленных сооружений.
- Гидравлические конструкции, включая чистовые сооружения и канализационные системы.
- Мостовые конструкции и переправы.
- Железнодорожные пути.
- Заборные конструкции.
- Площадки для техники.
- Морские и речные сооружения.
- Конструкции тоннелей.
- Строительные элементы при возведении как монолитных, так и сборных зданий.
- Конструктивные детали, включая отдельные арматурные стержни.
- Подпорные стены и прилегающие конструкции.
- Носители и неносители стеновых элементов.
- Бетонные элементы, включая перекрытия и плиты.
- Электростанции и сооружения, связанные с электромагнитным излучением.
- Строения для хранения побочно-токсичных и высоко-токсичных отходов.
В конструкции фундамента существует множество способов его усиления, которые регламентируются строительными нормами.
Для обеспечения качественного армирования фундаментов разработаны специальные СНиП, например, СП 63.13330.2012, которые учитывают требования Федеральных законов и соответствуют современным стандартам проектирования и расчета бетонных и железобетонных сооружений.
Особенности композитной арматуры для армирования
Бетон применяется в строительстве благодаря своей высокой прочности и доступной стоимости, однако он может быть хрупким. Эта проблема решается с помощью стальных арматурных стержней, которые эффективно справляются с основными задачами, но имеют недостаток, заключающийся в подверженности коррозии. Коррозия может быть вызвана воздействием солей, влажности и агрессивных химических веществ, что приводит к увеличению растягивающего напряжения в бетоне, что в конечном итоге может привести к его разрушению.
Для решения вопроса коррозии и обеспечения долговечности конструкций, на рынке появляются и становятся популярными полимерные композитные арматуры, армированные стекловолокном. Эти арматуры представляют собой композитные материалы, которые состоят из полимерной матрицы, армированной волокнами, что значительно улучшает их характеристики:
- Уменьшение веса конструкций за счёт применения стержней малого диаметра с прочностью в 2,5 раза превышающей стальную арматуру;
- Снижение толщины бетона, что уменьшает расходы на его транспортировку и складирование;
- Экономия материала за счёт увеличенной дистанции между стержнями;
- Снижение затрат благодаря лёгкости обработки и удобству влизления в уже заглублённые конструкции;
- Устойчивость к сложным атмосферным условиям;
- Упрощение процесса строительства за счёт электростатической, электрической и магнитной нейтральности;
- Повышенная долговечность, обусловленная высокой химической устойчивостью и стойкостью к коррозии.
Производителей также привлекает умеренная стоимость композитной арматуры и её простота в транспортировке и монтаже.
Виды армирования
- Дисперсное армирование, при котором волокна распределяются по всему объему бетона.
- Стержневое армирование, устанавливающее систему стержней или сетку для равномерного распределения нагрузки.
- Послойное армирование, которое заключается в укладке сетки в слои для увеличения прочности верхних слоев конструкции.
Армирование часто используется для монолитных фундаментов, особенно в нестабильных грунтах, предоставляя надежную опору для строений.
Армирование пирсовых фундаментов важно для каркасных конструкций, что существенно увеличивает долговечность сооружения.
Армирование свайных фундаментов обеспечивает жесткость конструкции и предотвращает разрушение несущих элементов.
Дисперсное армирование
Этот метод применяет смеси, наполненные различными волокнами, равномерно распределёнными по всему объёму бетона.
Стержневое армирование
При этом типе армирования система стержней (арматурная сетка) встраивается в бетонную массу, позволая равномерно распределять нагрузки, что особенно актуально для несущих конструкций.
Послойное армирование
Данный метод используется для ремонта и усиления конструкций, где проволочная сетка размещается в слое свежезалитого бетона для улучшения прочности верхнего слоя.
Для обеспечения долговечности бетонных конструкций крайне важно качественное армирование. Применение композитной стекловолоконной арматуры значительно увеличивает срок службы конструкций и уменьшает строительные расходы. Однако важно, чтобы армирование фундамента выполнялось в строгом соответствии с конструктивными требованиями и регламентами, такими как СНиП по армированию фундамента.
«Сетка Плюс» — это завод стеклопластиковой арматуры, предлагающий широкий ассортимент композитно-арматурных решений по конкурентным ценам.
Компания ООО «Новотех-Строй» предлагает богатый ассортимент строительных материалов, включая железобетонные изделия, нерудные материалы, керамзитобетон, бетон, цементный раствор, стеновые блоки, брусчатку и многое другое. Мы ориентируемся на постоянно растущий спрос со стороны строительной отрасли.
Какие материалы используют для армирования
Выбор материала для армирования зависит от техники его производства. В большинстве случаев применяется металлическая арматура следующих классов:
- А1 (А240) – это гладкая арматура, которая производится горячекатанием из сталей марок Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп с диаметрами от 6 до 40 мм, причём стержни диаметром до 12 мм могут быть упакованы в мотки, а более крупные — только в прутах. Она используется для создания поддерживающих и распределительных элементов. В современных проектах может обозначаться как S240.
- А500С – это термомеханически упрочнённая арматура, производимая в соответствии с ГОСТ Р 52544-2006, обладающая высокой прочностью и гибкостью. Выпускается у диаметрах от 4 до 40 мм, происходит широко применяемая для усиления железобетонных конструкций, обозначается в чертежах как S500.
Композитные материалы занимают второе место по популярности, включают:
- Стеклопластиковая (АСП) — производимая из стекловолокна и термореактивных смол, обеспечивающая высокую степень прочности, превышающей стальную арматуру в 2,5 раза.
- Базальтопластиковая (АБП) — изготовленная на основе базальтовых волокон и смол, славится своей стойкостью к агрессивным средам.
Металлическая и пластиковая арматура используется для формирования матов, применяемых для армирования раствора, кладки и других конструкций.
Третьим по распространенности материалом для армирования служит фибра, которая представляет собой нити различной длины, изготовленные из:[/p]
- металлических;
- стеклянных;
- полипропиленовых;
- базальтовых.
Выбор волокна определяется условиями эксплуатации и целями его использования. Обычным применением фибры выступает армирование бетонных изделий.
Обратите внимание. Металлическая сетка снижает количество усадочных трещин всего на 6%, металлические волокна — на 20-25%, тогда как полимерные волокна уменьшают усадочные трещины на 60-90%.
Правила усиления строительных конструкций
Для обеспечения качества арматуры необходимо соблюдать два основных правила:
- Использовать надежные и проверенные материалы.
- Строго следовать нормативным требованиям и правилам выполнения конструкционных работ.
Качество материалов можно оценить визуально при покупке. При выборе стальной арматуры следует обращать внимание на отсутствие коррозии, механических повреждений и ровность стержней. В случае с композитной арматурой проверяйте наличие механических дефектов и равномерность структуры по всей длине арматуры.
Не забывайте. Низкая цена часто свидетельствует о низком уровне прочности. Качественная арматура не может быть предложена по слишком низкой цене!
Как видно, количество способов и материалов для армирования не так велико, каждый из них имеет свои уникальные характеристики. Для качественного понимания технологии работы важно учитывать конкретные правила и нормы армирования для каждой конструкции, так как они четко регламентируются в сводах правил.
На этом информация заканчивается. Удачи в строительстве! Если есть вопросы, вы всегда можете задать их в комментариях.
Коэффициент армирования как основной показатель прочности конструкции
Строительные нормы и правила определяют минимальные требования к прочности арматуры для железобетонных конструкций, чтобы они могли выдерживать предполагаемую эксплуатационную нагрузку. Коэффициент армирования рассчитывается по следующей формуле:
Sa — площадь поперечного сечения стержней армирования
B — ширина изделия (например, плиты или полосы).
Коэффициент армирования также зависит от глубины заложения фундамента, его габаритов и возможных нагрузок, а также ряда других факторов.
Армирование монолитной плиты
Монолитные плитные фундаменты предпочтительны для строительства в болотистых местностях и для многоэтажных зданий, которые подразумевают долговечное использование. Качественное армирование является решающим фактором для хорошей несущей способности фундамента. Оно также влияет на возможность использования теплых полов и других коммуникационных систем, а соответствие арматуры и порядок её укладки имеют важное значение. Ниже приведены базовые правила армирования фундаментной плиты:
- При армировании плиты используйте только арматуру, соответствующую требованиям ГОСТ. Необходимо иметь документы, подтверждающие качество арматуры от проверенного производителя.
- Сетка для армирования предпочтительнее с ячейками 20х20 мм, обычно используются две сетки.
- Минимальное расстояние от основания до начала вязки должно составлять около 5 см, для чего применяются пластиковые «стульчики».
- Обязательно выполняйте качественную вязку. Можно использовать обычную металлическую проволоку; этот процесс гарантирует подвижность конструкции при заливке, в отличие от сварки, которая может не выдерживать нагрузок.
Заметьте, что армирование также применяется в ленточных и свайных фундаментах.
Армирование фундамента – типичные ошибки
Теперь рассмотрим распространенные ошибки, которые допускаются при установке арматуры, и которые могут привести к разрушению фундамента:
- Несоблюдение минимального расстояния между арматурой. Вертикальные прутья должны находиться на расстоянии 50-70 см. Если расстояние больше, это может привести к проседанию бетона, а если меньше, то к неразумному расходу арматуры.
- Неправильный выбор диаметра. Рабочая арматура должна иметь диаметр от 10 до 20 мм, а вспомогательная — от 4 до 10 мм, чтобы армирование выполняло свою задачу.
- Игнорирование порядка выполнения работ. Сначала устанавливаются вертикальные прутья, затем горизонтальные снизу, и в завершение добавляются верхние стержни.
- Соединение в углах через сварку. Лучшим вариантом будет использование загнутых прутьев и проволоки.
- Использование одного контура обвязки по периметру, либо, если их два, они не связаны между собой.
- Полное отсутствие связки между основанием и арматурным каркасом.
Также не забывайте, что в государственном строительстве можно найти много онлайн-калькуляторов, которые помогут определить необходимый диаметр и угол наклона арматуры, основываясь на некоторых базовых параметрах.
Армирование строительных конструкций
Сложно точно сказать, когда именно у архитекторов возникла устойчивая практика укрепления конструкций. Если не углубляться в исторические моменты, мы можем отметить множество примеров даже на самых примитивных уровнях архитектуры.
Каждый, кто видел снос старых зданий, хорошо знает, что такие методы, как «черепица» из тонких деревянных планок, использовались для укрепления оштукатуренных стен. Эти планки улучшали сцепление штукатурных слоёв с материалом стены, что особенно важно для прочности.
Штукатурная смесь на основе песка и глины иногда армировалась мелко нарезанными соломенными волокнами для увеличения прочности, а вместо соломы при строительстве кухонь использовались льняные нити, что повышало термостойкость.
В южных частях страны глину дополнительно обогащали навозом травоядных животных, где неперевариваемые растительные волокна служили в качестве клеящего агента между частицами песка и глины, что значительно повышало прочность конструкций.
Таковы основные приемы армирования, используемые в историческом строительстве.
Зачем армировать строительные конструкции
Бетон, будучи прочным искусственным материалом, имеет конкретные ограничения. Он отлично переносит сухую атмосферу и может выдерживать циклы замерзания и оттаивания, а также нагрузки на сжатие. Однако у бетона есть слабость — он не способен выдерживать нагрузки на растяжение.
Даже простейшие конструктивные элементы не могут быть выполнены из материала, неспособного справляться с растяжением. Способность балки сопротивляться изгибу прямо зависит от её прочности на растяжение.
Решением проблемы стал симбиоз бетона и стали, известный как железобетон. Стальная арматура, помещаемая в форму при заливке бетонной смеси, остаётся внутри конструкции, придавая ей способность сопротивляться изгибу. Этот процесс называется структурным армированием.
Зачем стальной каркас фундаменту здания?
Синонимами слова «основание» являются: опора, фундамент. Оно служит основой для установки всех других элементов и поддерживает их массу. Экономия на укреплении таких конструкций, как фундаменты (от 2,5 до 3% от общей стоимости), может привести к серьезным последствиям в будущей эксплуатации здания. Недостаточная прочность фундамента нередко становится причиной появления трещин в стенах, а порой и обрушения всей конструкции.
При строительстве частного дома с участием наемных рабочих или собственными усилиями познания базовых требований к укреплению конструкции будут крайне необходимы.
Следует учитывать характеристики грунтов, на которых сооружается здание. К сожалению, почвы центральной России сложно поддаются застройке, что связано не только с их физико-химическим составом. Основным дестабилизирующим фактором становится вода, находящаяся в почве, которая как раз и является разрушающим элементом, так как при замерзании вода увеличивает свой объём.
Когда грунтовые воды замерзают под фундаментом, они увеличивают свой объём и поднимают его. С приходом весны и оттепели вода стекает вниз, часто унося с собой мелкие частицы грунта, например, глину. Это приводит к постепенному погружению здания в почву.
Кроме того, даже на небольших участках никогда не бывает однородных слоёв почвы на всей глубине, что значит, что несущая способность грунта изменяется неравномерно. Это вызывает дополнительные изгибные напряжения в фундаменте, что становится критическим с учётом веса здания.
Армирование конструктивных элементов монолитного фундамента, которое добавляет прочности бетону, становится обязательным требованием. Особенно важно использование стального каркаса для фундаментов крупных и массивных двух- и трехэтажных зданий.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите текст и нажмите Ctrl+Enter.
