Минстрой России совершенствует нормативную базу для более широкого применения композитных материалов
Минстрой России отразит в нормативной базе новые подходы к методам расчета конструкций с полимерной композитной арматурой, а также уточнит требования к проектированию усиления конструкций композитными материалами.
Соответствующая работа по внесению изменений в СП 295 «Конструкции бетонные, армированные полимерной композитной арматурой. Правила проектирования» и СП 164 «Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования» находится на завершающем этапе. Обновленные документы появятся в начале 2021 года.
«Преимуществ у композитных материалов достаточно, чтобы способствовать их более широкому внедрению в строительный комплекс. У таких материалов высокая коррозионная стойкость, радиопрозрачность, высокие диэлектрические свойства. Простая технология изготовления и малый вес позволяет экономить на спецтехнике как при возведении конструкций с применением композитной арматуры, так и при усилении несущих конструкций композитами. Стоимость одного погонного метра стальной и композитной арматуры одного и того же диаметра примерно одинакова. Несмотря на очевидные плюсы для большого количества подотраслевых направлений строительства, в России применение композитных материалов долгое время тормозилось. И, прежде всего, из-за отсутствия актуальной нормативной базы. Сейчас мы шаг за шагом переламываем ситуацию, в том числе путем пакетного обновления документов по стандартизации, когда под конкретную точечную задачу корректируется весь необходимый для внедрения технологии комплект сводов правил и стандартов. В данном случае мы говорим о существенных уточнениях расчетной части проектирования», – сообщил заместитель министра строительства и ЖКХ РФ Дмитрий Волков.
Композитные материалы могут быть использованы при различных строительных работах. Так, композитную полимерную арматуру рекомендуется применять для армирования конструкций при строительстве дорожно-транспортной и городской инженерной инфраструктуры, объектов сельхозназначения, химических производств, сооружений водоподготовки и водоочистки, мелиорации, также и при строительстве шахт, тоннелей, морских и припортовых сооружений, сооружений, эксплуатируемых в условиях высоких электромагнитных полей. А также для армирования фундаментов, трубопроводов, опор линий электропередач, конструкций, эксплуатируемых в условиях воздействия агрессивных сред. В гражданском строительстве композитную полимерную арматуру рекомендуется применять пока только для армирования фундаментов малоэтажных зданий.
«Композитные материалы часто используют для восстановления несущей способности железобетонных конструкций, которая могла снизиться в процессе эксплуатации сооружения, при реконструкции объекта, а также для того, чтобы избежать перегрузку конструкций при перепрофилировании объекта. Одним из главных плюсов усиления конструкций композитными материалами является возможность оставить сооружение в его габаритах. Эта возможность крайне актуальна для городов с плотной застройкой. Еще пара весомых аргументов в пользу этой технологии – не нужны энергозатратные сварочные работы и времязатратные «мокрые» технологии», – добавил Дмитрий Волков.
Что нового появится в СП 295 «Конструкции бетонные, армированные полимерной композитной арматурой. Правила проектирования» и СП 164 «Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования» рассказал один из разработчиков проектов изменений, главный научный сотрудник НИИЖБ им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство» Тахир Мухамедиев.
По его словам, в Изменение CП 295 включены новые положения по методам расчета конструкций с полимерной композитной арматурой, в том числе: диаграммы деформирования бетона при одноосном растяжении, расчет упругопластического момента сопротивления сечения с учетом неупругих свойств бетона растянутой зоны сечения, расчета прочности изгибаемых конструкций таврового или двутаврового сечений с высотой сжатой зоны, превышающей ее граничное значение.
«Экономическая эффективность Изменения 295 обеспечивается за счет более точной расчетной оценки прочности и трещиностойкости конструкций из бетона с полимерной композитной арматурой. Утверждение проекта документа будут способствовать снижению материалоемкости от 13% до 7% при обеспечении трещиностойкости и деформативности конструкций с композитной полимерной арматурой из бетона класса от В20 до В60 соответственно. То есть, при проектировании, например, типовых балок с углекомпозитной арматурой экономия за счет снижения расхода арматуры составляет в сегодняшних ценах приблизительно 760 рублей на погонный метр балки или порядка 13 % общего расхода композитной арматуры», – объяснил Тахир Мухамедиев.
Говоря об Изменении СП 164 «Усиление железобетонных конструкций композитными материалами. Правила проектирования», Тахир Мухамедиев сообщил, что новые подходы, отраженные в документе, позволят также снизить расход элементов усиления из композитных материалов на 5-7 % при обеспечении жесткости конструкций из бетона класса от В40 до В15 соответственно.
Проект Изменения СП 164 включает в себя новые правила для расчета трещиностойкости усиленных композитными материалами конструкций, которое учитывает различие неупругих свойств разных классов бетона растянутой зоны сечения. В составе документа также – новые правила назначения расчетного сопротивления растяжению полимерного композита при выполнении расчетов на прочность при действии длительных нагрузок, а также новые зависимости для учета начального напряженно-деформированного состояния конструкции при ее усилении.
По словам заведующего кафедрой «Строительные материалы» Казанского государственного архитектурно-строительного университета, советника РААСН Альфреда Сулейманова, необходимо продолжать активную работу по развитию нормативной базы для внедрения полимерных композиционных материалов. В частности, на сегодняшний день не существует стандартизованных методик для установления частных коэффициентов надежности полимерных композитов для заданных условий эксплуатации.
«Материаловеды, разработчики полимерных композиционных материалов не стоят на месте, и, безусловно, композиты нового поколения будут обладать необходимыми эксплуатационными свойствами. Таким образом, сейчас важна также и необходима подготовка нормативных документов, где будут регламентированы методы оперативного определения частных коэффициентов надежности таких материалов с учетом специфики условий эксплуатации конструкций. И для решения этой проблемы мы уже начали работу с подведомственным учреждением Минстроя – ФАУ «ФЦС», – рассказал о проводимой работе Альфред Сулейманов.
Новые подходы в СП 367 «Здания жилые и общественные. Правила проектирования естественного и совмещенного освещения» позволят увеличить этажность проектов зданий с соблюдением норм естественного освещения в квартирах и общественных зданиях. Проект Изменения №1 СП 367 готовит Минстрой России при участии научного сообщества.
По словам главного научного сотрудника НИИСФ РААСН, к.т.н. Игоря Шмарова, в проект документа включена обновленная инженерная методика расчета отраженной составляющей естественной освещенности от противостоящих зданий с белыми и светлыми фасадными материалами (керамогранит, фасадные панели, фасадные краски), имеющими повышенные (до 0,80) коэффициенты отражения света.
«Коэффициент естественной освещенности для жилых помещений равен 0,5 и закреплен в санитарных нормах СанПиН «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению», обязательных к применению. Если застройщики ранее без применения данных фасадных материалов «поднимали» строение на два этажа, то КЕО не удовлетворял требованиям нормы, и проект объекта капитального строительства, соответственно, не проходил экспертизу», – сказал Игорь Шмаров.
Учет возможностей фасадных материалов с повышенными светоотражающими свойствами в проекте Изменения СП 367 повышает отраженную составляющую естественного света и позволяет тем самым увеличивать этажность на 1-1,5 этажа и плотность городской застройки (в пределах 15 %), при этом возможно сокращение стоимости единицы площади помещений.
«Это даст возможность высвободить городские площади, которые можно использовать для улучшения инфраструктуры городских территорий. И, кроме того, здесь есть еще один несомненный «плюс» – сокращение затрат на подводку инженерных коммуникаций», – отметил Игорь Шмаров.
Документ также будет учитывать возможность применения фасадного остекления с энергосберегающими стеклами с твердым и мягким низкоэмиссионным, солнцезащитным и многофункциональным покрытием, имеющими пониженный коэффициент пропускания света при удовлетворении требованиям норм естественной освещенности в помещениях проектируемых зданий для выполнения норм естественного освещения в прилегающей застройке.
«Сейчас – очень актуальное время для изыскания имеющихся у нас резервов, реализации потенциалов, которые нам дают наши наукоемкие подразделения. Назрела необходимость дополнения свода правил положениями, которые позволят обеспечить проектные организации самыми новыми методами и данными для расчетов естественного и совмещенного освещения помещений жилых и общественных зданий, в том числе в условиях плотной городской застройки. Учет отраженной составляющей естественного света при определении коэффициента естественной освещенности – перспективный инструмент оптимизации жилых функциональных зон и общественных пространств», – сказал заместитель министра строительства и ЖКХ РФ Дмитрий Волков.
Применение стекол с энергосберегающими покрытиями в остеклении фасадов сокращает расходы на отопление зданий за счет снижения потерь тепла через светопрозрачные конструкции в отапливаемый период года. Также сократятся расходы на кондиционирование воздуха за счет снижения поступления солнечной радиации в помещения в летнее время. Таким образом, за счет внедрения современных материалов дома и в общественных местах для людей может быть создан комфортный микроклимат.
Готовящееся обновление в свод правил также включает новую более гибкую инженерную методику учета влияния архитектурных элементов фасадов зданий (балконов, лоджий, вертикальных и горизонтальных козырьков), учитывающую многообразие архитектурных решений, влияющих на естественную освещенность помещений. Наличия методики будет способствовать повышению архитектурной выразительности городской застройки.
Вносимые в СП 367 изменения обоснованы по результатам проведенных прикладных научно-исследовательских работ. В проекте документа учтены актуальные законодательные изменения и уточнена терминология с учетом требований международной комиссии по освещению (МКО).
«Подготовленный документ поможет сделать более комфортными общественные пространства и современное городское жилье для граждан, а применение новых материалов позволит повысить энергетическую и экономическую эффективность новых объектов. Во главе угла – здоровье людей и их комфорт», – заключил Дмитрий Волков.