Арматура
Арматура относится к прокату, сделанному в основном из металла. Также для изготовления применяются композитные материалы. Чаще всего она выглядит в виде гладких или рельефных прутков, используемых для сцепления бетонных конструкций. Кроме того, сфера применения арматуры очень широкая, поскольку без нее трудно обойтись при изготовлении различных строительных конструкций.
Общее представление об арматуре
Строительная арматура, выполненная из любого материала, представляет собой изделие, предназначенное для усиления конструкций. Если при изготовлении используется металл, то из нее можно сварить каркас, который становится базой бетонных площадок или фундамента. К основным параметрам арматуры относится ее диаметр — он может варьироваться в пределах 4-80 мм. При этом она выпускается в виде разной длины стержней. Их размеры могут составлять 6-12 м.
Если прутья изготавливаются из стали, то они обеспечивают упругость будущей конструкции. У застывшего бетона значительно повышается способность сопротивляться нагрузкам. При этом нельзя допускать излишнего использования арматуры, поскольку из-за повышенного напряжения в бетонных изделиях могут появляться трещины.
В зависимости от технических характеристик, арматура имеет множество классификаций. Она бывает гладкой, рифленой, волнистой, сварной, с резьбовыми соединениями. В последнем случае отличный пример — арматура с конической резьбой. Более подробно о таком механическом соединении мы рассказывали здесь.
Подразделение на классы
Маркировка арматурного проката ведется в соответствии с разработанным государственным стандартом. В его состав входят буквы и цифры. Количества классов насчитывается три:
- А — так обозначается стержневая арматура.
- Вр — это проволочная арматура, используемая для соединения в конструкции основных элементов.
- К — здесь имеется в виду канатная арматура, используемая в конструкциях для создания необходимого напряжения между деталями. Она находит применение в крупном строительстве, а для индивидуальных целей устанавливается редко. Причина состоит там, что при ее монтаже требуется много усилий.
После букв следуют цифры, значение которых может быть от 1 до 6. Их увеличение указывает на повышение прочности изделий. Выбор необходимого типа арматуры осуществляется еще в момент проектирования железобетонных конструкций. Именно на этой стадии разрабатывается процесс соединения компонентов в единый каркас. Стыковка может вестись сваркой или путем обмотки стальной проволокой.
Стержневая арматура
Арматура класса «А» чаще всего используется в монолитном строительстве. Кроме буквы она маркируется еще цифрами:
- A I (А240). Изготавливается из горячекатаной стали, имеет гладкий профиль и круглое сечение. Материал хорошо сваривается, а после установки бетонный монолит приобретает высокую морозостойкость и пластичность.
- A II (А300). Это рифленые изделия, диаметр которых может составлять 10-50 мм. Арматура в основном используется для формирования в бетоне предварительного напряжения. В результате изготовленная конструкция при длительной эксплуатации не дает трещин.
- A III (А400). Выпускаемые стержни бывают гладкими и рифлеными, а диаметр можно составлять 6-40 мм. Такие изделия применяются в индивидуальном строительстве и при возведении высотных домов. Если на маркировке присутствует Буква «С», то изделия хорошо поддаются сварке.
- A IV (А600). Такая арматура изготавливается из двух видов стальных сплавов, поэтому может использоваться в качестве компонентов для предварительного напряжения бетона. Диаметр выпускаемых прутков составляет 10-32 мм.
- A V (А800). В данный класс входят стержни с рифлением, изготовленные из высокоуглеродистой стали. Они выпускаются диаметром 6-36 мм. Используются изделия для установки в железобетонные конструкции повышенной длины.
- A VI (А1000). Это низколегированные стержни с толщиной 6-32 мм. Они имеют высокие качественные характеристики, поэтому создают большие напряжения в монолитных конструкциях.
- А400С. Изготавливается арматура из горячего проката диаметром до 40 мм. Особенность компонентов — присутствие на поверхности двух продольных ребер. Изделия в основном находят применение в многоэтажном строительстве.
- А500С. После изготовления данный класс арматуры подвергается повышенной термической обработке. Используются изделия в серийных железобетонных конструкциях, на которые не воздействуют большие динамические нагрузки. Данная тема хорошо изложена здесь.
- А600С. Это коррозионностойкие стержни, изготовленные из углеродистого сплава, в котором присутствуют ванадий и молибден. Изделия повышенной прочности нашли применение в местах, где возможны землетрясения.
В целом для изготовления стержневой арматуры чаще всего используется углеродистая сталь, которая является наиболее распространенным конструкционным материалом. Для увеличения прочности иногда еще добавляются легирующие элементы, позволяющие даже в небольших количествах значительно повысить эксплуатационные характеристики арматуры, такие как прочность, пластичность и коррозионная стойкость.
Если в арматуру добавлены легирующие элементы, то получаемый армирующий каркас можно устанавливать в местах, где присутствует повышенная сейсмическая опасность. Также он выдерживает длительную эксплуатацию в регионах с холодной погодой. Обычно такая арматура чаще всего применяется при строительстве объектов, на которых воздействует высокая динамическая нагрузка.
Поскольку углеродистая сталь хорошо поддается термообработке, она подвергается закалке. В таком случае арматура маркируется дополнительно буквами «АТ». Если изделия устойчивы к щелочному воздействию, то на это указывает буква «К». Та арматура, которая хорошо поддается сварке, маркируется буквой «С».
Арматура в виде проволоки Вр
Проволока класса Вр относится к холоднокатаной продукции. Изготавливается она на основании разработанного стандарта диаметрами 3, 4 и 5 мм. Такие изделия по форме профиля выпускают двух видов:
- Гладкая. Это круглый материал с ровной поверхностью.
- Периодическая. На поверхности присутствуют рифы, высота которых может составлять до 0,25 мм, а длина — 1 мм.
С учетом механических свойств арматурная проволока разделяется на два типа:
- Обыкновенная. В качестве исходного материала для изготовления используется низкоуглеродистая сталь. Такая проволока хорошо сваривается, поэтому из нее формируются каркасы для железобетонных конструкций.
- Высокопрочная. Изготавливается из углеродистой стали методом многократного волочения с последующим низкотемпературным отпуском. Высокопрочная арматурная проволока не сваривается, но по прочностным характеристикам значительно превосходит изделия обыкновенного качества.
Все типы арматурной проволоки активно применяются в строительных работах. При этом арматура более высокого качества используется при возведении ответственных объектов.
Канатная арматура
Арматура в виде каната включает в себя несколько свитых проволок. При этом в ней имеется центральная часть, вокруг которой обвивается весь материал. Отличительной особенностью таких изделий является их высокая гибкость. Заложенная в фундамент канатная арматура хорошо воспринимает все изгибающие моменты, не теряя своих первоначальных характеристик. С целью увеличения срока службы уложенные слои пропитаются специальным смазочным составом, а также могут заключаться в полимерную защитную оболочку.
В процессе изготовления канатной арматуры каждая намотанная проволока плотно прилегает к поверхности. В результате создается надежное и прочное сцепление. Количество намотанных проволок может доходить до 12 единиц, а общий диаметр — достигать 14-15 мм.
Поставка канатов ведется в виде бухт, намотанных на специальные деревянные барабаны. Длина каждого размотанного изделия может составлять 1000 м. В некоторых случаях требуется увеличение размера, тогда для этих целей используется сварка. Технологический процесс также предусматривает использование опрессовываемых гильз.
Классификация по типу профиля
Выпускаемая арматура может иметь гладкую или рельефную поверхность. Каждая из них находит применение для выполнения определенных работ. Для изготовления используется разработанные стандарты.
Гладкие изделия
На поверхности гладкой арматуры полностью отсутствуют рифления, поэтому использовать ее в местах, где требуется повышенные прочность, не рекомендуется. При этом такие изделия обладают универсальностью, поскольку могут устанавливаться в любых местах, где отсутствуют увеличенные нагрузки. Примером служат конструкции декоративного назначения. В этом случае гладкая арматура применяется как материал, имеющий меньшую стоимость. Также ее используют в таких случаях:
- Закладывается в швы между кирпичами для лучшего сцепления.
- При формировании стяжки пола.
- В раствор во время укладки тротуарной плитки.
- При возведении бетонных стен, у которых отсутствует несущая нагрузка.
Кроме строительства гладкая арматура может применяться для решения следующих задач:
- Для изготовления метизов в виде шпилек, болтов или гаек.
- При создании заборов.
- Как металлические стержни при заземлении.
Во всех этих случаях нет необходимости использования рифленой поверхности.
Рифленый профиль
Арматура, у которой на поверхности присутствуют различные выступы, относится к рифленым изделиям. Конфигурация бывает следующих видов:
- Кольцеобразная. Преимущество таких выступов — их хорошее сцепление с бетоном. К недостатку относится слабость прутка в месте впадин. Именно здесь при повышенных нагрузках может случиться перелом арматуры.
- Серповидная. На поверхности таких изделий выступы нанесены под углом, что устраняет недостаток кольцеобразной конфигурации. Однако такой вид профиля имеет свой минус, потому что в данном случае наблюдается не такое прочное сцепление с застывшим раствором.
- Смешанная. Этот профиль является оптимальным, потому что в нем отсутствуют оба вида недостатков, присутствующие у кольцеобразной и серповидной арматуры. Однако изготовление таких изделий ведется по более сложной технологии, что увеличивает цену на продукцию.
Все три типа рифленых профилей находят широкое применение при строительных работах. Они являются незаменимым материалом в случае необходимости создания надежных железобетонных конструкций.
Разновидности по способу изготовления
Производителями выпускается арматура, которая может изготавливаться двумя способами:
- Горячекатаный. В качестве исходного материала для изготовления стержней горячекатаным способом используются стальные болванки прямоугольного профиля. Техническим языком они называются «блюмом». На первом этапе такие заготовки разогреваются в печи до пластичного состояния, а затем прогоняются через прокатный стан, в котором установлена серия валков. На последней операции формируется требуемое сечение арматуры. В результате получается конечная продукция, обладающая высокой прочностью. Такая арматура может быть использована в местах, где присутствует большая нагрузка.
- Холоднодеформированный. Кроме горячего способа изготовление арматуры также ведется и механическим методом. Получаемые изделия формируются без предварительно нагрева. В качестве исходного материала используется моток проволоки, которая также пропускается через систему волков. Постепенно она формируется в арматуру нужного диаметра. Перед отправкой потребителю полученная продукция разрезается на мерные заготовки. Изготовленная холоднодеформированным методом арматура хорошо сваривается, поэтому из нее можно изготавливать каркас для железобетонных изделий. Также стержни обладают красивыми эстетическими качествами, поэтому часто идут на создание различных архитектурных форм.
Каким бы способом не изготавливалась арматура, она всегда остается востребованной в различных отраслях народного хозяйства.
Разделение по материалу
В зависимости от исходного материала, арматура разделяется на следующие группы:
- Из углеродистой стали. В качестве исходного материала используется сплав, в котором основными элементами являются железо и углерод. В том случае, когда процент углерода увеличивается, существенно повышается прочность арматуры. При этом у нее понижается способность сопротивляться излому, поскольку появляется хрупкость. Кроме того, повышенное присутствие в арматуре углерода усложняет процесс сварки.
- Из легированной стали. В этом случае кроме углерода еще добавляются хром, титан, марганец, молибден, вольфрам. По количественному составу они могут присутствовать в разном процентном содержании, а их добавление ведется с учетом того, на какие характеристики делается упор в данном изделии. Арматура из легированной стали относительно хуже поддается сварке.
Не во всех случаях для работы следует использовать арматуру с легирующими добавками, поскольку ее цена значительно выше. Часто свойств обычной углеродистой стали для конструкции бывает вполне достаточно.
Арматура по назначению
Во время создания каркаса каждая разновидность прутьев занимает в нем определенное положение. Здесь арматура различается по значению:
- Рабочая. Такая арматура используется в местах расположения длинных конструкций. К ним относятся ленточные фундаменты, плиты перекрытия, вертикальные колонны. Стержни же укладываются вдоль длинных сторон сооружения. Делается для того, чтобы они воспринимали на себя растягивающие усилия и тем самым повышали прочность конструкции.
- Распределительная. Такие изделия носят вспомогательные функции. Они укладываются в местах, где уже присутствуют основные стержни с целью ужесточения каркаса. Делается для того, чтобы возникающие нагрузки равномерно распределялись между всеми элементами строительной конструкции.
- Монтажная. Задачи этой арматуры состоят в обеспечении точности формы каркаса на протяжении его транспортировки, установки в опалубку и последующей заливке раствором. В качестве исходного материала, как правило, используется рифленая арматура.
Разделение арматуры по назначению является важным моментом, поскольку в каждом конкретном случае она должна обладать определенными характеристиками.
Композитная арматура
Альтернативой стальным аналогам выступает композитная арматура. В зависимости от материала изготовления, она разделяется на следующие виды:
- Стеклокомпозитная. В ее состав входят стекловолокно и специальные смолы.
- Базальтокомпозитная. Основой является базальт, который расплавляется и вытягивается в тонкие волокна.
- Комбинированная композитная. Это стекловолокнистые стержни, покрытые сверху пластиковой намоткой.
- Углекомпозитная. В состав арматуры входят углеродные нити, толщина которых составляет 3-5 мкм.
- Арамидокомпозитная. Эти детали, основу которых составляют полиамидные молекулярные цепочки. Прочность и надежность изделиям придают возникающие во время процесса формовки водородные связи.
Арматура относится к популярному материалу, который находит применение во множестве отраслей промышленности и в быту. Причина состоит в высоких качественных характеристиках прутков, простоте их изготовления и невысокой цене. Большинство строительных конструкции невозможно представить себе без арматуры, поскольку заменить ее другими изделиями нельзя. Именно поэтому спрос на арматуру остается постоянно высоким.
Цифровые технологии – спорту
Олимпиада в Сочи и Чемпионат мира по футболу – 2018 задали новые требования к проектированию и строительству спортивных сооружений в России. О том, как создать современный спортивный объект мирового класса и уложиться в жесткий дедлайн, рассказывает руководитель отдела ОВиКВ компании «Метрополис» Сергей Брюзгин.
Проектирование спортивных сооружений – задача сложная и ответственная. Объекты такого рода сочетают в себе яркую, запоминающуюся архитектуру и комплекс сложнейших инженерных систем. Именно поэтому проектировщики постоянно находятся в поиске новых эффективных решений для работы с такими проектами.
В основе – технологии
Одними из наиболее успешных разработок, активно используемых проектировщиками, являются BIM-технологии. Их применение при проектировании современных сложных объектов, к числу которых относятся и спортивные сооружения, является одним из ключевых условий успешных инвестиций заказчика, ведь технология BIM-проектирования позволяет существенно сэкономить время и средства, необходимые для реализации проекта.
Эта технология дает возможность повысить качество проектирования и на раннем этапе представить полную картину того, как будет выглядеть и функционировать объект. При необходимости заказчик может своевременно внести корректировки в проект на той стадии, когда изменения не влекут за собой больших затрат. Это отличная возможность для всех участников проекта получить практически идеальный продукт, обладающий внешней привлекательностью, комфортом и безопасностью среды и, что самое главное, инвестиционной привлекательностью.
Сейчас все проекты нашей компании разрабатываются с применением этой технологии. Например, Центр художественной гимнастики имени Ирины Винер-Усмановой еще в 2016 году получил первое место на конкурсе BIM-технологий, организованном Минстроем РФ.
Другая многообещающая разработка – достаточно молодая в строительной сфере технология математического моделирования (CFD-моделирование). До ее появления то или иное техническое решение можно было обосновать либо опираясь на накопленный опыт (чаще всего используя решения, принятые ранее для подобных объектов), либо при помощи натурных испытаний (создание макета, испытательного стенда и т.п.). Первый вариант – рискованный (аналогичный объект может достаточно сильно отличаться по своим характеристикам от проектируемого, что может дать свою погрешность и привести к неработоспособности решения). Второй – затратный как по деньгам, так и по времени, не говоря о том, что далеко не все макеты можно физически реализовать. Технология CFD дает возможность за пару дней, а иногда и за несколько часов решить нестандартный узел, внести в него требуемые корректировки и добиться эффективности и работоспособности решения.
Мы применяли CFD-моделирование при проектировании таких объектов, как Центр художественной гимнастики в Москве, многофункциональный плавательный центр «Лужники», крытый каток Москомспорта, а также при проектировании жилых зданий.
До того, как мы освоили эту технологию, нам казалось, что ее применение будет востребовано только на уникальных объектах, однако практика показала, что использование CFD-моделей полезно для объектов любого уровня сложности. С его помощью можно решать такие задачи, как распределение температур в сложных трехмерных многослойных конструкциях, расчет параметров микроклимата помещений, воздухораспределение, расчет потерь давления в нестандартных сетевых элементах и т. д.
Данная технология дает специалисту возможность на раннем этапе проектирования отследить вероятные недочеты потенциальных инженерных решений, а иногда и понять, что предлагаемое решение слишком затратно (как энергетически, так и финансово) или вовсе нежизнеспособно. Например, для проверки условий, создаваемых для зрителей и спортсменов, наша компания выполняла оценку проектных решений систем вентиляции и кондиционирования главной арены Центра художественной гимнастики в Москве при помощи CFD-моделирования. Для достижения оптимального результата нам пришлось провести 8 итераций расчетов, в результате чего системы вентиляции и кондиционирования были значительно переработаны. Это еще раз подтверждает: CFD-моделирование и проектирование при помощи BIM-технологий позволяет на раннем этапе выявить проблемы и оптимизировать проектные решения. А заказчик, в свою очередь, получает наглядное, интуитивно понятное обоснование принимаемых решений. Вот несколько примеров выполненных расчетов:
В гармонии со стройкой
Посмотрим, как применение этих технологий реально отражается на строительном процессе. В качестве примера возьмем Центр художественной гимнастики. Для проектируемого объекта выполнялись следующие стадии проекта:
- концептуальные решения (стадия «К»);
- стадия «Проектная документация» (стадия «П»);
- стадия «Рабочая документация» (стадия «Р»);
- авторский надзор.
Проект стадии «К» стартовал в конце мая 2016 года и длился примерно 2 месяца. Последующая стадия «П» длилась примерно 3,5 месяца. Стадия «Р» длилась примерно 2 года, при этом строительные работы на объекте велись с запаздыванием от проекта всего на 2–3 месяца, иногда этот разрыв становился еще меньше, так что можно сказать, что проект стадии «Р», строительство и авторский надзор шли практически параллельно.
Основные сложности при проектировании как раз и связаны с малым разрывом в сроках между разработкой проектного решения и выдачей его для реализации на стройплощадку. У инженеров и архитекторов остается очень немного времени на принятие и согласование решений, и ошибки при таких малых сроках недопустимы. Именно использование BIM-технологий и, в частности, CFD-моделирования позволяет проектировщикам достаточно комфортно чувствовать себя в процессе взаимодействия со всеми заинтересованными сторонами. При этом есть, конечно, одно обязательно условие, с чем нам повезло: в арсенале всех участников проекта были современные технологии и подходы к проектированию, что позволило выполнить поставленную задачу в требуемый срок.
Выход на фасад
По мнению экспертов, отмена технических свидетельств оценки качества фасадных штукатурных теплоизоляционных систем поможет снизить входные барьеры для новых игроков рынка и ускорит его дальнейшее развитие.
Минстрой России отменяет необходимость получения технических свидетельств оценки пригодности систем фасадных теплоизоляционных композиционных с наружными штукатурными слоями (СФТК). В ведомстве считают эту процедуру избыточной и устаревшей. Чиновники считают: действующих нормативных требований к СФТК достаточно для производства качественной продукции.
Напомним, СФТК также называют системой «мокрый фасад». Теплоизоляционный материал скрывается за штукатуркой и монтируется клеем, т. е. «мокрым» путем. В настоящее время данная технология активно применяется как в массовом, так и индивидуальном строительстве.
Запрос бизнеса
По словам председателя комитета по строительству организации «Деловая Россия» Владимира Кошелева, институт выдачи технических свидетельств был введен еще в 1998 году. «Индустрия промышленности строительных материалов в течение последних 20 лет не стояла на месте, появились качественно новые высокотехнологичные материалы и конструкции. Рынок диктует необходимость серьезной конкурентной борьбы за потребителя, и работа Минстроя по изменению нормативной документации отвечает запросам бизнеса. Вместе с тем нельзя забывать, что любые действия, касающиеся надежности и безопасности, должны быть четко выверены, и не должны оставлять ни малейшего шанса для маневра недобросовестным игрокам рынка», – считает он.
Как отмечает Кирилл Иванов, председатель координационного совета РАПЭКС (Российская ассоциация производителей теплоизоляционных материалов из экструдированного пенополистирола), это решение Минстроя РФ вполне оправданно в рамках государственной программы снижения входных барьеров для новых игроков строительного рынка. Более того, Ассоциация производителей и поставщиков фасадных систем АНФАС проделала большую работу по созданию стандартов, регламентирующих устройство фасадов. Теперь и подрядчики, и регулирующие органы имеют полную техническую базу для оценки качества той или иной системы.
Продолжать тренд
По мнению экспертов, получение технических свидетельств скорее необходимо для конструкций из новых материалов, ранее не применявшихся в строительстве. Присутствующие на рынке строительные материалы нуждаются в дальнейшем снижении избыточных регулятивных мер. Кроме того, считают специалисты, необходимо менять и некоторые действующие СНиПы и СП.
По словам Кирилла Иванова, в каждой области строительства есть требования, которые в той или иной степени избыточны. «В нашей стране строгость законов часто компенсируется их неисполнением. Поэтому в Ассоциации РАПЭКС считают, что нужно идти двумя путями: добиваться исполнения принятых стандартов и технических решений и параллельно менять требования, которые улучшат качество и надежность строительных работ. Так, например, мы хотим пересмотреть нормативные значения термического сопротивления конструкций в СП 50.13330.2012 «Тепловая защита зданий». Исследование Сергея Крышова, начальника отдела экспертиз зданий и сооружений на соответствие теплотехническим и акустическим требованиям «Центра экспертиз, исследований и испытаний в строительстве» (ГБУ «ЦЭИИС»), показывает, что часть зданий и сооружений, построенных в Москве, не соответствуют существующим нормативным требованиям. Поэтому нужно требовать от строителей исполнения действующих стандартов и разрабатывать новые требования по энергоэффективности, с прицелом на будущее»,– резюмирует Кирилл Иванов.
Руководитель направления «Стандартизация и сертификация» корпорации «Технониколь» Сергей Колдашев отмечает, что строительная отрасль в России довольно консервативна. В некоторых сегментах специалистам до сих пор приходится руководствоваться нормами, принятыми еще в советское время. Нужно признать, что к настоящему моменту большой фонд Сводов правил уже обновился, некоторые из них даже дважды. Однако в Постановлении Правительства РФ от 26 декабря 2014 года № 1521 «Об утверждении перечня национальных стандартов и сводов правил (частей таких стандартов и сводов правил)», в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений», до сих пор находятся документы, выпущенные до 2011 года. «Для отрасли, на наш взгляд, большое значение имеет обновление прежде всего этого постановления, с указанием актуальных на сегодня Сводов правил. Иначе сегодня проектировщики вынуждены применять устаревшие нормы проектирования. В целом же работа по модернизации СНиПов идет полным ходом, это процесс не прекращается, в этом смысле ситуация скорее позитивная», – подчеркнул эксперт.
Мнение
Кирилл Иванов, председатель координационного совета РАПЭКС:
– Важно обращать внимание не только на качество исходных материалов, но и на качество проводимых работ. Так было всегда. СФТК – сложная система, в которой каждый компонент играет важную роль в обеспечении надежности всего фасада. Качественная теплоизоляция заявленной плотности, качественные штукатурные составы с заявленной адгезией, квалифицированное выполнение монтажа – вот основные факторы долговечности штукатурного фасада. Особое внимание Ассоциация РАПЭКС уделяет СФТК в зоне цоколя и первых этажей. Очевидно, что к теплоизоляционному материалу, предназначенному для утепления данных ограждающих конструкций, должны предъявляться особо жесткие требования. Это продиктовано рисками переувлажнения первых и цокольных этажей. В процессе эксплуатации зданий влажностное состояние материалов непосредственно влияет на теплозащитные свойства ограждающих конструкций и на энергоэффективность применяемых систем теплоизоляции. Поэтому члены Ассоциации РАПЭКС, производители XPS-теплоизоляции на территории РФ, рекомендуют использовать в данной зоне экструдированный пенополистирол.