Стеклопластиковая, базальтовая и композитная арматура.

Запись дневника создана пользователем Smart2305, 01.08.13
Просмотров: 22.542, Комментариев: 49

Smart2305 Несколько лет назад, в России начали производить и продавать стеклопластиковую и базальтовую арматуру. Производители заверяют, что её прочность в 2 раза выше стальной, она экономичная, легкая и пр.
Я решил проверить, в чем же дело. Почему если всё так хорошо, то такую арматуру мало применяют.
Для исследования этого вопроса нам понадобятся следующие термины:
Модуль упругости - характеризует способность твердого тела упруго деформироваться под воздействием силы.
Предел текучести - механическое напряжение при воздействии, которого деформированное тело уже не возвращается в первоначальное состояние.
Нормативное сопротивление - величина чуть меньше предела текучести, характеризует максимальное конструктивное напряжение для расчетов с данным материалом.
Предельная растяжимость бетона - максимальный коэффициент удлинения бетона, при котором не происходит раскрытие трещин.

Итак попробуем выяснить работу балки с 12 мм стальной арматурой.
Арматура стальная А500С диаметром 12 мм имеет следующие характеристики:
Модуль упругости 200 ГПа
Нормативное сопротивление 500 МПа, что чуть меньше предела текучести стали, из которой сделана арматура.
Таким образом мы получаем ориентировочные значения максимальной нагрузки на пруток арматуры 4500 кг. Растяжение арматуры при данной нагрузке составит около 2,5 мм/м

Производители арматуры размещают в документации табличку с равноценной заменой арматуры.
В документации указано, что стальной арматуре А500С диаметром 12 мм соответствует базальтовая арматура диаметром 10 мм.

Итак попробуем выяснить работу балки с 10 мм базальтовой арматурой.
Арматура базальтовая диаметром 10 мм имеет следующие характеристики:
Модуль упругости 50 ГПа
Нормативное сопротивление 2000 МПа.
Таким образом мы получаем ориентировочные значения максимальной нагрузки на пруток арматуры 10000 кг.
Растяжение базальтовой арматуры при данной нагрузке составит около 25 мм/м.
Растяжение базальтовой арматуры при нагрузке 4500 кг, около 11 мм.
Для того чтобы получить такое же растяжение как у стальной (2,5 мм/м) нам необходимо уменьшить нагрузку на пруток до 1000 кг, либо увеличить диаметр в 2,1 раз до 21 мм.

Величину предельной растяжимости бетона я так и не смог выяснить, но по некоторым данным - 3 мм/м.
Таким образом все преимущество высокой прочности арматуры теряется из-за низкого модуля упругости, т. е. высокого растяжения под нагрузкой.
Бетон просто потрескается в месте растяжения арматуры раньше чем арматура порвется.
Равноценная замена 12 мм стальной арматуры А500С - это базальтовая арматура диаметром 20 мм.

Цены:
1 м А500С диаметром 12 мм - 23 руб.,
1 м базальтовой диаметром 20 мм - около 100 руб.
Watchtower, avamonster, timon2006 и 17 другие сказали "спасибо" за это.

Комментарии

  1. Константин Я.
    "Таким образом мы получаем ориентировочные значения максимальной нагрузки на пруток арматуры 10000 кг.
    Растяжение арматуры при данной нагрузке составит около 25 мм/м.
    Для того чтобы получить такое же растяжение как у стальной нам необходимо уменьшить нагрузку в 10 раз до 1000 кг, либо увеличить диаметр в 2,1 раз до 21 мм."
    Тут похоже ошибка - увеличив диаметр в 2,1 раза, мы увеличим сечение в 4,41раза (а для уменьшения растяжения, при прочих равных, в 10 раз надо и сечение увеличить в 10 раз.
    Видимо, имелось ввиду увеличение диаметра в 2,1 раза с одновременным снижением нагрузки до 4,5т (как у стальной), о чем забыли упомянуть?
    Лехин. сказал(а) "спасибо" за это.
  2. Smart2305
    Константин, все правильно. Величина растяжения находится в кубической зависимости от диаметра.
  3. Константин Я.
    Почему в кубической? Если сечение в квадратичной зависимости от диаметра, а растяжение, под одинаковой нагрузкой, прямо пропорционально сечению, при неизменном модуле упругости?
  4. Smart2305
    При одинаковой нагрузке прутка арматуры, а именно в 4500 кг, растяжение находится в кубической зависимости от диаметра, т. к. происходит не только увеличение сечения в квадратичной зависимости, но и пропорциональное уменьшение удельной нагрузки на кв. мм.
    1. Константин Я.
      Кстати, почему тут нагрузка 4500, если изначально сравнивалась удлинение композитной арматуры под нагрузкой 10000 с удлинением стальной под нагрузкой 4500? Или, как я и говорил, во втором варианте приведения растяжения к "норме", не только увеличивается сечение, но и снижается нагрузка (общая, а не удельная, соответственно вызывая дополнительное снижение удельной)?
  5. Константин Я.
    Так уменьшение удельной нагрузки и является следствием увеличения сечения. И во сколько раз увеличилось сечение, во столько раз снизилась удельная нагрузка, и во столько же раз снизилось удлинение. Удлинение через модуль упругости четко привязано к удельной нагрузке без всяких степеней.
    Есть предложение - выложите фрагменты нашего спора прямо в тему (мне неудобно - пишу с телефона), может кто-то сможет убедить меня или Вас в неправоте, а то, судя по отсутствию комментариев сюда специалисты, понимающие в подобных расчетах особо не заглядывают.
    Лехин. сказал(а) "спасибо" за это.
  6. Smart2305
    Итак 50 ГПа у базальтовой арматуры растягивает её гипотетически на 100%
    Произведем расчет для арматуры 10 мм.
    Площадь сечения 10 мм арматуры грубо 0.78 кв. см. Таким образом 50ГПа умножаем на площадь сечения в кв. м и делим на g=9.81, получаем 397553 кг. Нагрузка в 4500 кг растянет арматуру на 4500/397553*1000 = 11,32 мм
    Теперь произведем тот же расчет для арматуры в 21 мм.
    Площадь сечения арматуры 21 мм грубо 3,46 кв. см. Таким образом 50 ГПа умножаем на площадь сечения в кв. м. и делим на g=9.81, получаем 1763506 кг. Нагрузка в 4500 кг растянет арматуру на 4500/1763506*1000 = 2,55 мм.
    1. Константин Я.
      А здесь всё правильно - диаметр увеличился в 2,1 раза , а растяжение уменьшилось в 4,44 раза. Квадратичная зависимость, а никакая не кубическая, как писали выше:
      Лехин. сказал(а) "спасибо" за это.
  7. Константин Я.
    Ага, понятно, в принципе, всё как я и предполагал в первом комментарии;
    к Вашей записи:"Таким образом мы получаем ориентировочные значения максимальной нагрузки на пруток арматуры 10000 кг.
    Растяжение базальтовой арматуры при данной нагрузке составит около 25 мм/м.
    Для того чтобы получить такое же растяжение как у стальной (2,5 мм/м) нам необходимо уменьшить нагрузку в 10 раз до 1000 кг, либо увеличить диаметр в 2,1 раз до 21 мм."
    Здесь Вы решаете задачу добиться удлинения 2,5мм изменяя нагрузку 10000кг в 10раз (т.е. исходите из начальной нагрузки в 10000кг). При этом второе решение - увеличение диаметра в 2,1 раза ошибочно - при нагрузке в 10000кг, оно не обеспечит снижения удлинения до 2,5мм.
    Потом Вы добавляете строчку (которой изначально не было): "Растяжение базальтовой арматуры при нагрузке 4500 кг, около 11 мм." . Тогда второе решение, исходящее из уменьшенной нагрузки (с 10т до 4,5т) становится верным. Но одновременно становится ошибочным первое решение - уменьшение нагрузки в 10 раз., т.к. при этом нагрузка станет не 1т, а 450кг (исходя из новой предложенной нагрузки в 4,5т).
    Проблема в том, что два решения предложены для различных исходных данных (двух разных задач), но при этом, объединены союзом "либо", что предполагает их применимость к какой либо общей задаче ( или к обоим задачам). Но т.к. исходные условия задач отличаются, то решение для одной задачи не подходит к другой.
    Лехин. сказал(а) "спасибо" за это.
  8. Smart2305
    Ну теперь я думаю вопросов не возникнет, поправил.
    Запутался с величинами.
    Но выводы сделал правильные.
  9. Андрей-АА
    Есть еще такой момент.
    Токопроводящая арматура может успешно использоваться для молниезащитного заземления, что особенно важно в индивидуальном домостроении. А НЕпроводящая - не может...
    Smart2305 сказал(а) "спасибо" за это.
    1. Stariy
      Хм... А хорошо ли подвергать риску повреждения такую важную деталь дома, как арматура? Молния так может долбануть, что где-то расплавится... А где-то может быть дверной косяк приварен к арматуре или шурупом задели. Нееее, нафиг. Я бы не смешивал заземление от молнии с арматурой.
      Лехин. сказал(а) "спасибо" за это.
  10. Luminica
    Подведите, пожалуйста, итог вышесказааному. Соответствует ли бальзатовая арматура диаметром 10 мм стальной диаметром 12 мм? В выходные собираюсь закупать арматуру для монолитной плиты фундамента, сказали, что достаточно взять 8 мм, т.к она соответствует стальной в 10 мм.
    1. Константин Я.
      Соответствует по прочности на разрыв, но прежде чем порваться, любая арматура растягивается (удлинняется), при этом деформируется, а потом и растрескивается проармированное изделие. А удлиняются разные материалы по разному, в зависимости от модуля упругости (во сколько раз меньше модуль упругости, во столько раз сильнее растягивается материал в одинаковых условиях). Так вот, стеклопластиковая растянется примерно в четыре раза сильнее, чем стальная, при одинаковом сечении (диаметре) и одинаковой нагрузке (какая бы она ни была в конкретной конструкции). Значит, для получения одинаковых деформаций под одинаковыми нагрузками (сохранения свойств проармированного изделия) СПА надо заложить примерно в четыре раза больше стальной (по сечению). Можно вместо 10мм стальной заложить 20мм СПА. Или просто вместо одного прута стальной, заложить четыре прута СПА, такого же диаметра. Или шесть прутов 8мм СПА, вместо одного стального 10мм...
      Только надо еще учитывать, что некоторые производители указывают диаметр СПА с навивкой, а реальный рабочий диаметр меньше. Значит, при замене надо будет, исходя из реального диаметра, закладывать СПА еще больше.
      mayakkk и Лехин. сказали "спасибо" за это.
  11. Smart2305
    Так написано же.
    Таким образом все преимущество высокой прочности арматуры теряется из-за низкого модуля упругости, т. е. высокого растяжения под нагрузкой.
    Бетон просто потрескается в месте растяжения арматуры раньше чем арматура порвется.
    Равноценная замена 12 мм стальной арматуры А500С - это базальтовая арматура диаметром 20 мм.
    Лехин. сказал(а) "спасибо" за это.
  12. Luminica
    Уххх как сложно понять .... но сейчас, когда объяснили на пальцах, более менее прояснилось..... Спасибо.
  13. Luminica
    Еще вопрос: целесообразно ли использовать композитную арматуру при армировании каждого четвертого ряда кладки газосиликатных блоков и армопоясов?
    1. nester71
      ..каждого четвертого ряда не обязательно и не нужно использовать имено СКА . Bоспользуйте просто сетку 25*25*1,5 ) если Ваша постройка не превышает пять этажей..Использования любого стройматериала , сопражено со спецификой и проектом сооружения.... Армопояс , если он на самом в верху будет исполнять функцию опоры для мансандры и др. конструкции под жиилье...или под другие возможности мансарды... т.д. ...все индивидуально ( даже толщина армопояса и подбор арматуры и в тов числе СПА в зависимости от задач , которые будут ложитьсчя на этот армопояс
      Лехин. сказал(а) "спасибо" за это.
  14. Константин Я.
    Смотря что понимать под целесообразностью. Если вопрос о том, будет ли предотвращать трещинообразование, да, будет с эффективностью как и при армировании бетона - примерно в четыре раза хуже (в четыре - для стеклопластиковой, для базальтовой соотношение будет поменьше), чем стальная равного сечения, или так же как стальная, при увеличении сечения композитной в четыре раза, по сравнению со стальной.
    Если целесообразность подразумевает выгодность, то скорее всего использование композитной будет нецелесообразно, если только не удалось купит ее вчетверо дешевле (за метр погонный), чем стальную равного сечения.
    Нет особой разницы, где используется арматура - в большинстве случаев она работает на растяжение, когда "основной" материал (бетон, например) на растяжение работать (противостоять ему) "не умеет". Кстати, на сжатие и на срез композитная арматура тоже работает хуже стальной.
    Лехин. сказал(а) "спасибо" за это.
  15. Smart2305
    Армопояса армируйте стальной. Это важный элемент.
    Газобетон можно базальтовой 5 мм в три прутка. А можно вообще не армировать. Только под окнами 12 мм стальной в 2 прутка.
    Лехин. сказал(а) "спасибо" за это.
    1. Константин Я.
      Какой смысл закладывать 12мм арматуру в штробу газобетона? Для нормальной работы арматуры нужно сцепление еë с окружающим материалом. И если с клеем или раствором в штробе сцепление будет достаточное, то сцепление раствора, окружающего арматуру, с блоками будет явно ниже, чем требуется для двенадцатой арматуры под полной нагрузкой (если только штроба не 100х100мм примерно), а если таких нагрузок не предполагается, то зачем перезакладываться по сечению. Может я и ошибаюсь, но не помню, чтобы в альбомах тех. решений у изготовителей ГБ прежлагалось усиление подоконных зон 12мм арматурой.
    2. Константин Я.
      Аналог 5мм (по рабочему сечению) базальтовой арматуры будет примерно 1.5мм стальная проволока. Чем возиться с таким "армированием", так может действительно, лучше вообще не армировать :).
      Лехин. сказал(а) "спасибо" за это.
      1. Vitman777
        Добрый день. Подскажите можно ли объединять вместе 3-4 прутка арматуры диам. 8 мм.( т.е. увеличить сечение )для фундамента или балок перекрытия вместо одной нитки арматуры 12 мм ???
  16. Luminica
    Спасибо за ответ. Приняли к сведению.
  17. nester71
    вообще эта арматура не предназначена для плит перекрытия и балок перекрытия , а для всего того , что лежит на какой то поверхности или в грунте....
    Лехин. сказал(а) "спасибо" за это.
    1. Константин Я.
      А разве то, что в грунте лежит (фундамент?) армируют не для того чтобы компенсировать низкую прочность бетона на растяжение? Так может и в этом случае лучше (выгоднее) армировать тем, что лучше сопротивляется растяжению - т.е. сталью?
      Simeon и Лехин. сказали "спасибо" за это.
  18. nester71
    ...фиг его знает , я не спец в ней , это наш инженер прокунсультировал , еще ее можно применять в вертикальных нагружаемых балках ...
    Самому надо делать в следующем году фундаментную плиту под каркасный гараж , вот и чешу репу ......( гараж будет легкий ,думаю применять не д8(пластика - аналог д12 метала ) , а д6 пластик..
  19. Константин Я.
    Ну, если "считаете", что в фундаментной плите хватит 6мм стеклопластиковой арматуры, то в этом случае хватит и 4мм стальной, а она обойдется заметно дешевле 6мм СПА. :)
    Ведь 4мм стальная деформируется (вытягивается) под одинаковыми нагрузками даже меньше, чем 6мм СПА.
    Лехин. сказал(а) "спасибо" за это.
  20. nester71
    ..но ведь же на всех сайтах и производители трубят что ,д6=д8 и д8=д12 . ( я имею свой случай с плитой фундаментной ) . Вы считаете что все врут и они (производители ) не проводили никаких испытаний и получается , что это мошеничество в особо крупных размерах ...:)
    jesenesek сказал(а) "спасибо" за это.
  21. Константин Я.
    Вопрос в том, по какому принципу заменять. Если по прочности на разрыв, то будет так, как продавцы пишут, а если по величине удлинения под одинаковыми нагрузками - чтобы удлинение было одинаковое (т.е. и одинаковые деформации плиты, одинаковое растрескивание...), то заменять надо, как я написал. СПА действительно прочнее стальной, но модуль упругости у нее ниже и вытягивается она сильнее под такими же нагрузками. Но, с прочностью есть один нюанс - под теми нагрузками, которые полностью используют прочность СПА, она вытянется на 2.2%, т.е. на 2.2см на каждый метр (и как при этом будет выглядеть Ваша плита? :)), стальная же проволока диаметром 4мм примерно в 5 раз менее прочная, чем 6мм СПА. Но при предельных нагрузках для 4мм стальной (когда она еще не порвется), удлинение 6мм СПА будет примерно около 5мм на метр. Что тоже многовато - представьте какие при этом будут деформации плиты. Про трещины суммарной шириной в 5мм на метр я и не говорю. Значит нагрузки на арматуру должны быть еще меньше (чтобы плита оставалась относительно целой, не растрескавшейся и не сильно деформированной). А такие (меньшие, чем предельные для 4мм стальной) нагрузки стальная 4мм выдержит уже с запасом. Так зачем переплачивать за 6мм СПА?
    Лехин. сказал(а) "спасибо" за это.
    1. nester71
      ..но у меня плита лежит на песчаной подушке ( не висит по краям на опорах , т.е. не плита перекрытия ) и не будет вытягиваться по длине , нет у нее такой нагрузке , задача СПА в данов случае держать бетон при себе , как бы в куче , если даже туда заедет джип ( гараж будет ) массой даже 3,5 тонн , нагрузка равномерно распределится через четыре упругих шины на бетон ( туда же можно добавить фиброволокно ) и СПА и далее на песчанную подушку под которой будет геотекстиль ...
      Вопрос в том что бы мининизировать затраты на фундаментную плиту , за счет использования : фибры http://fibroblok.ru/catalog/fibra , пластификаторов http://fibroblok.ru/catalog/dobavki , СПА ,условий доставки арматуры и др. стройматериалов ( пояснение: я работаю в Москве , строить будув Витебске BLR и мне легче привезти СПА из МСК чем закупиться металоарматурой в родном городе , где метал дороже ) и др. условия .
  22. nester71
    коты собрались и замяукали ;)
  23. Константин Я.
    У каждого, конечно, свои условия для закупок... Но уж больно специфические это должны быть условия, чтобы было выгоднее привезти из Москвы вчетверо больше арматуры, пусть и СПА вместо стальной :). А именно столько надо еë для замены, если для армированного изделия есть "обычные" ограничения по деформациям и трещинообразованию.
    И не важно, какие будут нагрузки, и как они будут распределяться, но одинаковые деформации и трезинообразование (в разумных пределах) будут при закладке СПА почти вчетверо больше стальной (или наоборот - стальной почти вчетверо меньше, чем СПА).
    Лехин. сказал(а) "спасибо" за это.
    1. nester71
      в том то и дело ,что вопрос стоит в том , что бы привезти арматуры в десять раз легче и в какое то раз меньше по ценам учитывая все нюансы применения СПА и даже это можно сделать на багажнике легковой машины ( она скручивается в бухты д2,2 , д1,8 и в некоторых случаях д1,2 метра ,что очень удобно привезти на микроавтобусе попутно , много друзей перевозками занимаются МСК-BLR или даже на багажнике в виде релингов на легковом авто при д1,2метра) ..
      Я сам работаю в МСК ( график такой , что две недели на работе -три дня в Витебске : когда мне успеть что то сделать в Витебске по закупкам и строительству , интернет продажи стройматериалов у нас в BLR развиты плохо , т.е. не развиты вообще , находясь в МСК я не могу по инет переписке толком договориться о покупке того или иного стройтовара , у нас туго с этим . Другое дело в МСК , не выходя из за стола я могу купить все что захочу , потом это консолидировано забрать с пунктов самовывоза и отправить с друзьями в Витебск , это про выгодность закупки в МСК и моего местоположения ) в компании которая занимается стоительством : экономичное домостроение не в ущерб комфорту проживания , независимое от поставщиков электроэнергии ,ХВС ,ГВС , других злодеев.
      sergey8 сказал(а) "спасибо" за это.
      1. al185
        Эквивалент той СПА, что Вы планируете - Вр1 3-4мм. Считайте рубли...
  24. nester71
    Возможно каждый из нас зациклился на своем мнении . Вот у меня нет образования высшего , только строительное по опыту . А у Вас какое образование ?
  25. Константин Я.
    Дело, в данном случае, не в Вашем или моëм образовании, а в свойствах арматуры, которые от нашего образования не зависят. В данном случае важен модуль упругости, а он у СПА меньше. А высокая прочность СПА не может быть использована без предварительного напряжения в обычных условиях. Так что равнопрочная замена, предлагаемая продавцами СПА, не применима (при использовании не напрягаемой арматуры).
    В принципе, и тут и в темах по СПА на форуме все не раз разъяснено про свойства СПА и особенности ее использования, приведены рекомендации строительных институтов (а не продавцов), опубликованы результаты экспериментов и расчеты... но если Вас все это не убеждает, то уж я и подавно не смогу .
    Лехин. сказал(а) "спасибо" за это.
    1. nester71
      ..если не трудно , то в студию для всех с сылки ( пусть будет как обзор по СПА ) . Мы можем своей дискусией и некоторой безграмотностью в вести других пользователей ресурса в заблуждения , которые повлекут большие финансовые затраты с их стороны...:|:
    2. nester71
      в том то и дело , что утверждено говорить должен только специалист ...
      1. Константин Я.
        Как говорится, "Вам шашечки, или ехать?" :)
        Что в данном случае "интереснее" - диплом о строительном образовании (возможно, полученный, когда и упоминаний о СПА не было), или понимание вопроса "как это работает", пусть и касательно конкретно этого единичного случая?
        И, раз уж так ставится вопрос, то база для понимания какая-никакая :) у меня есть - сопромат изучал.
        Лехин. сказал(а) "спасибо" за это.
  26. Константин Я.
    Пишу сейчас с телефона, так что собирать ссылки на все обсуждения, документы, испытания сложновато. Все легко находится поиском по форуму. Ключевые слова - стеклопластиковая арматура.
  27. nester71
    ...учитывая не срочность моего фундамента на основе СПА и актуальностью для меня, буду собирать с сылки , штудировать и выставлять здесь с коментариями для понимания для чего с сылка..
  28. nester71
    ..считаю , что не обосновано занижены критеири и неодекватно отобрежена специфика использования СПА на данной ветке . Я голосую в пользу использования и голосую ЗА использование СПА в случаях как я себе предпологаю сделать....
    1. Alexceramist
      Согласен, но геометрию вязки арматуры можно изменить ( к примеру вязать не прямую арматуру , а с изменением геометрии по спирали или ещё как...) может получиться дороже ( доп. Метраж) но прочнее...
  29. nester71
    чем больше изучаю сферы применения СПА ,тем попутно возникают дополнительные :faq: , но и в то же время приходит убеждение в том , что где я могу применять эту арматуру без ущерба конструкциям...
    1. klg2115
      Можете поделиться своими убеждениями?
      stroyka2017 сказал(а) "спасибо" за это.