Что скрывается за легкостью архитектурных форм

Надежность крепления тяжелых фасадных панелей даже в самых сложных архитектурных сооружениях можно обеспечить при помощи усиленных металлических конструкций.

Усиленные металлоконструкции более пяти лет успешно используются в строительстве. Это индивидуально рассчитанный каркас из металлических профилей и элементов, которые монтируются к стенам здания и служат для крепления и поддержки фасадных панелей.

Надежность и универсальность

Главной задачей данных конструкций является обеспечение прочности, устойчивости и эстетичности фасада здания. Они придают ему современный внешний вид, а также гарантируют долговечность и защиту от внешних воздействий. Фактически, это та же подсистема вентилируемых навесных фасадных систем, только с более мощным конструктивом и расширенными возможностями. Усиленные металлоконструкции НФС могут быть использованы на различных типах зданий, в том числе особо сложных по архитектуре.

Такие каркасы не просто решают вопросы монтажа и надежного закрепления тяжёлых и крупногабаритных изделий, отмечают специалисты. Благодаря сложным, индивидуальным инженерным решениям, они помогают воплотить самые смелые фантазии архитекторов. Они могут обретать любую криволинейную форму, выступать до двух метров от стены и при этом, принимая на себя немалый вес облицовки, не теряют устойчивости.

В сочетании с СФБ

Сложные металлические конструкции, компенсирующие недостатки строительного основания, и рамы для крупногабаритных облицовок - одно из направлений инжиниринга и производства ГК ДИАТ. Эти изделия наиболее востребованы на сложных проектах с большеразмерными тяжелыми облицовками, такими, например, как плиты из стеклофибробетона (СФБ). Сохраняя естественную внешнюю структуру природных фактур, СФБ позволяет создавать эксклюзивные фасады и незаменим при решении задач встраивания новых зданий в кварталы исторической застройки. При этом СФБ из-за высокой плотности материала (до 2250 кг/м3) и большого веса требуют особого подхода.

Инженерные расчеты производятся индивидуально для каждой рамы, и при этом особое значение придается качеству применяемых материалов. Конструкции изготавливаются из черного метала толщиной не менее 2 мм, а их прочность и долговечность дополнительно гарантирует специальная обработка против коррозии. Выбор сырья не случаен.  Во-первых, степень температурного расширения стали и СФБ схожи. Во-вторых, именно на этом материале возможна защита методом горячего оцинкования, что предотвращает коррозию в местах соприкосновения металла и СФБ. Другие материалы, например, алюминий, необходимыми свойствами не обладают.

От концепции до готового объекта

Впервые усиленные рамные металлоконструкции инженеры ДИАТ применили на объекте еще в 2019 году, и за минувшие пять лет создали уникальные сложные фасады архитектурных комплексов по всей стране. Например, в сочетании с СФБ  такие рамы были задействованы для облицовки мечети в Альметьевске (Татарстан), для ажурного петербургского ЖК «Маленькая Франция», а также для создания индивидуальных фасадов московских ЖК White Khamovniki, апартаментов премиум класса «Поклонная, 9» и многих других.

В одних проектах, рассказывают в ГК ДИАТ, рамы важны в большей степени для создания долговечных эксклюзивных нестандартных элементов декора, в других – для обеспечения надежности конструкций и закрепления больших плит облицовки. Так, например, в сложном архитектурном решении фасадов ЖК «Поклонная, 9», соединяющем лучшие традиции неоклассицизма и арт-деко, использовались СФБ-панели размером до 4,2 х 2 м. Новый  жилой комплекс по красоте и величию получился под стать легендарным сталинским высоткам.

«Продуманный конструктив и качественно подобранные материалы — вот важнейшие составляющие нашей работы, - поясняет генеральный директор ДИАТ Александр Гинзбург. —   Мы единственная компания на рынке НФС, где проектированием и расчетом тяжелых конструкций занимается специализированный отдел. Нашему профессионализму доверяют самые известные архитекторы и проектировщики.  На мой взгляд, наиболее интересными получаются те объекты, к работе над которыми ДИАТ подключается еще на стадии разработки концепции здания. Так рождаются не только архитектурные шедевры, но и инновационные технологии, которые мы можем переосмысливать, трансформировать и применять в дальнейшем».

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:

1. А — так обозначается стержневая арматура.
2. Вр — это проволочная арматура, используемая для соединения в конструкции основных элементов.
3. 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:

1. 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.
2. 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.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. A VI (А1000). Это низколегированные стержни с толщиной 6-32 мм. Они имеют высокие качественные характеристики, поэтому создают большие напряжения в монолитных конструкциях.
7. 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.
8. 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.
9. 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:

1. Гладкая. Это круглый материал с ровной поверхностью.
2. 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:

1. Обыкновенная. В качестве исходного материала для изготовления используется низкоуглеродистая сталь. Такая проволока хорошо сваривается, поэтому из нее формируются каркасы для железобетонных конструкций.
2. 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:

1. Закладывается в швы между кирпичами для лучшего сцепления.
2. При формировании стяжки пола.
3. В раствор во время укладки тротуарной плитки.
4. При возведении бетонных стен, у которых отсутствует несущая нагрузка.

Кроме строительства гладкая арматура может применяться для решения следующих задач:

1. Для изготовления метизов в виде шпилек, болтов или гаек.
2. При создании заборов.
3. 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:

1. 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.
2. 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.
3. 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:

1. 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.
2. 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:

1. 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.
2. 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:

1. 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.
2. 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.
3. 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:

1. Стеклокомпозитная. В ее состав входят стекловолокно и специальные смолы.
2. Базальтокомпозитная. Основой является базальт, который расплавляется и вытягивается в тонкие волокна.
3. Комбинированная композитная. Это стекловолокнистые стержни, покрытые сверху пластиковой намоткой.
4. Углекомпозитная. В состав арматуры входят углеродные нити, толщина которых составляет 3-5 мкм.
5. 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.