Почему нельзя варить арматуру в фундаменте: Почему нельзя варить арматуру?

Почему нельзя варить арматуру?

Строительство жилых и производственных помещений предполагает соблюдение ряда технологий, так как от этого зависит надежность и прочность здания. Для укрепления фундамента обязательно используется стальная арматура. И это не просто прихоть. Она делает конструкцию устойчивой к деформации, укрепляет каркас. Вот только ее устойчивость зависит от типа крепления элементов. Существует 2 типа соединения прутьев – сварка и вязка.

Многие эксперты уверены, что единственным и правильным вариантом является вязка, а сварка категорически запрещена. Как в действительности обстоит с этим дело и правда ли, что сварка – гибель для арматуры?

При армировании любых конструкций производится оценка прочности будущего каркаса. Иногда при небольшой площади не нецелесообразно обеспечивать надежное крепление. В таких ситуациях вполне уместно варить арматуру.

Также подходит этот способ для укрепления здания высотой до 4-х этажей, если диаметр прута достигает 3-5 см. Использование большого количества легирующих элементов тоже допускает применение дуговой сварки.

Качество швов после сварочных работ должно быть на высоком уровне. Готовая конструкция, выполненная грамотно, обладает повышенной прочностью, устойчивостью к ударам, она лишена дефектов и не допускает деформации фундамента.

Почему нельзя варить арматуру?

На это также есть ряд причин.

Главный недостаток такого метода соединения конструкции – большой риск прожигания металла, возникновение проблем с соединением элементов с маленьким сечением. Также для сварки арматуры требуется наличие источника питания и специальное оборудование, а это создает дополнительные трудности и значительно увеличивает стоимость работ с ней.

Почему сварку заменяют вязкой?

На месте стыка при сварке возникает сгорание металла, что негативно сказывается на его свойствах. Детали ослабевают и со временем могут подвергаться коррозии. Поэтому сварка не подходит в следующих случаях:

• Использование материала не предназначенного для сварки. Например, низколегированная сталь.
• Неустойчивый, непрочный грунт. Усадка фундамента в неустойчивых районах приводит к его разрушению и образованию трещин.
• Строение высотой не более, чем в 3 этажа. Для бревенчатого сруба, легких стальных конструкций, каркасных домов используется именно метод вязки арматуры.
• Предотвращение дополнительного напряжения в месте стыка.

Для соединения стержней небольших диаметров в каркасе используется стальная проволока. Безусловно, вязка арматуры – кропотливый и трудоемкий труд, занимает времени он гораздо больше, чем сварка. Каждое крепление требует использования отрезка проволоки длиной в 25 см, а сечение зависит от диаметра стержня.

Для связки арматуры достаточно использовать крючок, дрель с соответствующими насадками, вязальный пистолет, пассатижи – инструменты, которые есть у каждого хозяина в доме. Это является огромным преимуществом, ведь для сварки потребуется выложить немалую сумму. Что касается временных затрат, то вязка,

Почему нельзя сваривать арматуру для фундамента | ММА сварка для начинающих

Вопрос о том, можно ли варить арматуру для фундамента интересует многих, кто собрался строить дом. Вязать арматуру трудно и долго, поэтому большинство склоняется в пользу сварки.

Однако сварка арматуры имеет один огромный недостаток: она способствует снижению прочности арматурных прутьев. Варить или не варить арматуру — вот в чем вопрос.

Зачем нужна арматура в фундаменте

Основная функция арматуры — это защита фундамента от разрушения. То есть, в случае просадки грунта или каких-то других проблем, арматура выступает в роли основы, которая не даст фундаменту разрушиться.

Соответственно, к этой самой основе предъявляются свои, особые требования. Во-первых, арматурный пояс должен быть стойким на разрыв. Во-вторых, он не должен лопнуть вследствие возникших нагрузок.

И если при вязке арматуры, металлокаркас будет немного «гулять», что очень важно, то при сварке этого не произойдёт. Это второй минус сваривания арматуры в фундаменте. То есть, жесткость конструкции из арматуры при её сваривании, повышается  в разы, и это очень нехорошо.

Также арматуру не рекомендуется варить в том случае, когда её диаметр более 20 миллиметров. В этом случае, как и в других, рекомендуется использовать именно связывание прутьев проволокой.

Вязка или сварка арматуры — что выбрать?

Конечно же, многие применяют сварку арматуры при строительстве фундаментов. Однако это нецелесообразно, и неправильно, в ряде случаев.

Во-первых, если строится большое здание, то сварка оказывается более затратным мероприятием, чем вязка арматуры. Если брать в расчёт необходимое количество сварщиков, то на оплату их труда уйдёт немалое количество средств.

Кроме того, нельзя забывать и о человеческом факторе. Сегодня найти хорошего сварщика, это действительно проблема, поскольку мало кто хочет посвятить свою жизнь этой профессии. Сварщики зарабатывают не так и много, а вот работа у них вредная, за которую нужно давать бесплатное молоко.

Ну не будет отдаляться от темы. Поэтому перейдём к следующим недостаткам. На подвижных грунтах, варить арматуру для фундамента, и вовсе, запрещено. Связано это с тем, что как было сказано выше, сваренный арматурный каркас будет обладать большой жесткостью.

И если вдруг произойдёт просадка грунта, то арматура попросту лопнет в местах сварки, в то время как на проволоке, каркас немного потянет, но он останется целым. Кроме того, нельзя забывать и о том, что не вся арматура пригодна для сваривания.

Для сварки применяется только особая сталь, которая обозначается буквой «С». Таким образом, если подбить итоги, становится ясно, почему именно нельзя варить арматуру для фундамента.

Связано это, прежде всего, с большим количеством ограничений, которые отсутствуют при вязке арматуры. Не стесняйтесь добавлять свои комментарии, делитесь собственным опытом. Он, как говорится, бесценный.

Еще статьи про сварку:

Почему вяжут арматуру, а не сваривают. Можно ли сварить арматуру для фундамента

Фундамент – важная и трудоемкая часть строительства дома. От правильной закладки основания зависит, как долго простоит здание. Сырость в нижней части дома, трещины в стенах – нарушение технологической схемы возведения фундамента. В нашей статье мы расскажем, почему в некоторых случаях арматуру вяжут, а не сваривают, и в каких ситуациях можно сварить арматуру для фундамента.

Для чего предназначена арматура в фундаменте

Получить хороший фундамент невозможно без использования арматуры. Основание дома из-за перепадов уличной температуры и других факторов подвергается деформации. Бетон плохо переносит нагрузки, связанные с растяжением. Избежать этого помогает армирование. Из железных и стеклопластиковых прутьев делается каркас вдоль всего фундамента.

Самой сильной нагрузке основа дома подвергается осенью и весной, при таянии снега. Больше всего подвержены воздействию влажности низко заглубленные фундаменты. Вода просачивается под основание, замерзает и способствует вспучиванию бетона. Правильно изготовленный железный каркас увеличивает прочность фундамента.

Способы армирования фундамента

При установке каркаса применяют два метода соединения прутков:

• с использованием сварки,
• с применением технологии вязки арматуры проволокой.

При любом методе армирования делается каркас, состоящий из поперечной и продольной арматуры. Поперечное усиление ставится через равные промежутки и соединяется с продольными стержнями. В идеале получается каркас, состоящий из равных прямоугольников. Поперечное усиление загибается с помощью специального устройства. У каждого способа есть свои преимущества и недостатки. Итак, вы уже определились с техникой соединения. Рассмотрим каждый процесс более подробно.

Технология вязки арматуры

Способ достаточно надежный и простой. Вязка не требует специальных навыков, но для контроля работ лучше позвать специалиста. Перед началом необходимо подготовить инструмент:

1. Вязальный крючок или шуруповерт.
2. Вязальную мягкую проволоку толщиной 1-2 мм. Для вязки можно использовать обожженную проволоку.
3. Станок для загиба арматуры. Приспособление обычно является самодельным. На железную станину крепится поворотный рычаг с двумя неподвижными роликами. К этой же станине крепится кусок металлического уголка. Арматура устанавливается вдоль уголка, место сгиба пропускается между роликами. Поворот рычага позволяет без особых усилий согнуть стержень.

Следующий шаг – это подготовка. Длина прутка 6 метров. Нежелательно без надобности укорачивать стержни. Начинать сборку арматурной сетки лучше на самом коротком участке. Это позволит набить руку перед более сложными работами. Каркас лучше собирать с напарником на ровном прямом участке. Минимальное расстояние арматуры от края бетона 50 мм, в этом случае она не будет подвергаться коррозии. Для вязки прутков их соединяют между собой с нахлестом в 20-30 см. Проволока вяжется двумя способами:

• С помощью вязального крючка.
• С помощью насадки на шуруповерт. В качестве насадки используют мебельный шестигранник. Важно не перетянуть проволоку.

Читайте также: Что такое точечная сварка. Принцип работы и особенности

Особое внимание следует уделить углам. В фундаменте нельзя допускать, чтобы концы арматуры стыковались на углах. Избежать этого нам поможет приспособление для изгиба стержней. Существует несколько способов вязки арматуры на углах:

• Лапкой. При этом способе пруток вдоль внешней опалубки переходит на углу на внутреннюю стену опалубки.
• С использованием Г-образной вставки. Дополнительно каждый угол усиливают Г-образной арматурой.
• С использованием П-образной вставки. Дополнительно каждый угол усиливают П-образной арматурой.

Категорически запрещается сгибать прутки, делая небольшой надрез с помощью болгарки. Пострадает прочность каркаса и как следствие надежность железобетона.

Технология сварки арматуры

При таком способе получается цельнометаллический неразборный каркас. Перед работой рекомендуется зачистить рифленую поверхность стержней для лучшего контакта. На сварку арматуры для фундамента влияют:

• Мастерство сварщика.
• Мощность сварочного аппарата и качество электродов.
• Диаметр и марка арматуры. Не рекомендуется варить прутки меньше 15 мм, так как металл при нагревании теряет часть свойств.

Различают следующие виды сварки:

1. Контактная сварка. В свою очередь этот вид делится на точечную и стыковую контактную сварку. При точечном методе прутки зажимают между электродами сварочного аппарата. Металл накаляется и под действием внешней силы стержни соединяются. Стыковой сваркой соединяются куски арматуры для увеличения длины.
2. Дуговая сварка. Этот вид работ применяется довольно часто. При выполнении работ важно не перегреть металл. Металл сваривают между собой внахлест или используют кусок арматуры в качестве накладки.

Перед началом работы отрезаем стальные стержни согласно размерам технологической схемы. Собираем плоский арматурный каркас и слегка прихватываем его сваркой или связываем. Устанавливаем плоский каркас в яму под фундамент. На помощь придет простое приспособление – пластиковые держатели для арматуры. Поперечные стержни привариваем на равном расстоянии. Получается прочный трехмерный каркас.

Читайте также: Как отремонтировать пластиковый бампер

Вязка или сварка

При возведении фундамента первый раз у новичков возникает вопрос: какому методу отдать предпочтение? Различают следующие факторы, которые влияют на выбор технологии вязки или сварки:

• Технические. При строительстве высотных зданий предпочитают способ сварки. Здесь важна скорость работы и опыт сварщика. Основание под бани, сараи, частные дома строят с применением технологии вязки.
• Природные. На подвижных грунтах применяют только метод вязки.
• Толщина и марка стали. Не каждый стальной стержень подойдет для сварки. Для процесса используется специальная сталь, обозначенная буквой «С». Не рекомендуется варить прутки меньше 15 мм в диаметре.
• Человеческий фактор. Если сомневаетесь в мастерстве сварщика или на участке отсутствует электричество, используйте вязку.

При любом способе необходим опытный напарник. Освоить вязку достаточно просто. Как видно из нашей статьи, данный способ оптимальный для малоэтажного строительства.

Загрузка…

Можно ли сваривать арматуру для фундамента: нужно ли, как варить

Началу строительства здания предшествует формирование надежной и крепкой несущей основы. Зачастую застройщики делают выбор в пользу ленточного типа фундамента или обычного монолита, внутри которых устраиваются армирующие каркасные конструкции. В связи с этим у многих возникает вопрос, можно ли сваривать арматуру для фундамента. Определенного ответа на это нет, и следует перед принятием окончательного решения подробней узнать о видах соединения металлических прутьев в каркасную основу.

Можно ли варить арматуру для фундамента

Сегодня сварку арматуры для фундамента используют достаточно часто. Данный способ соединения металлических прутьев каркасной системы применяется при строительстве многоэтажных объектов, на фундаментные основы которых приходятся существенные нагрузочные воздействия. Это объясняет необходимость достижения повышенного показателя прочности в точках соединений.

Сварной арматурный металл, изготовленный из проволоки с рифленой поверхностью А 400 С (А 500 С), прекрасно варится. С помощью точечной сварки достигается надежная фиксация стальных элементов, диаметр которых достигает 2.5 см.

В целом, сварка металлической арматуры значительно упрощает процесс обустройства фундаментного основания в целом. Выполнение работ лучше доверить опытному сварщику или организовать сборку на предприятии. Неумелыми действиями можно вызвать явления негативного характера, к которым относятся:

• нарушение структуры металлических стержней;
• понижение показателя прочности.

Преимущества и недостатки

Чтобы окончательно разбираться в вопросе, можно ли варить арматуру для фундамента, следует узнать все положительные и негативные моменты данного варианта соединения.

Сваренная в промышленных цехах система для фундаментной основы существенно сокращает сроки проведения строительства, позволяя оперативно производить монтаж каркасных систем и сеток в фундаментное тело. Отметим, что сварные изделия отличаются следующими положительными характеристиками:

• позволяют создавать прочную и надежную основу, воспринимающую значительные нагрузки;
• увеличивают показатель жесткости готового пространственного модуля;
• сокращаются финансовые затраты на расходные материалы;
• за короткий промежуток времени подготавливается каркасная основа, обладающая высоким показателем прочности.

Есть и отрицательные моменты:

• соединение арматуры сваркой не рекомендуется использовать в сейсмически неустойчивых регионах, на сложных почвенных составах с продолжительной усадкой;
• в разогреваемой точке понижается прочность металла, арматура приобретает хрупкость;
• соединения, выполненные сварным способом, на изгиб действуют плохо, от используемых для уплотнения вибраторов структура элементов деформируется.

Выбор арматуры

Элементы для армирования фундаментной основы представлены металлическими прутьями, имеющими гладкую либо ребристую поверхность. Их размещают внутри конструкций из бетона, чтобы увеличить показатель их прочности и сопротивляемость воздействиям негативного характера.

На сегодняшний день такие прутья чаще всего изготавливают из стали, но встречаются элементы из новых материалов, отличающихся большей прочностью. Одним из таких примеров является стеклопластик.

Помимо этого, изделия из арматуры отличаются толщиной прутов, значение которой варьируется в пределах пяти – двадцати пяти миллиметров. Окончательный выбор арматуры при строительстве того или иного объекта основан на предполагаемой нагрузке на фундаментное основание и иных факторах.

Прутья, из которых устраивается арматурная конструкция, соединяются между собой, чтобы увеличить прочность фундамента. Отметим, что арматура с ребристой поверхностью в большинстве случаев применяется в качестве основной для перераспределения нагрузочных воздействий, создаваемых сооружением и грунтовым составом. С помощью гадких прутков обеспечивается необходимая ориентация для ребристых элементов внутри фундаментной основы.

Арматура с ребристой или гладкой поверхностью должна быть скреплена между собой, поэтому следует знать, как варить арматуру для фундамента.

Рекомендованный вариант арматуры, применяемой для обустройства бетонной основы – А 500 С. Лучше всего пользоваться круглыми прутьями, а при устройстве неглубоких фундаментных лент – прямоугольными пластинами.

Необходимо учесть одну особенность – от размера сечения арматуры зависит прочность будущего каркаса. Кроме того, при выборе учитывается длина прутьев, по параметрам которой можно определить расход металлических изделий.

При строительстве частного дома разрешается использовать арматуру, диаметр которой варьируется в пределах десяти – шестнадцати миллиметров. В фундаментные основания, строящиеся по слабонесущим почвенным составам, закладываются металлические прутья, толщина которых не менее 1.6 см.

Материалы и оборудование

Продолжая разбираться в вопросе, нужно ли сваривать арматуру для фундамента, необходимо уделить свое внимание используемым с этой целью устройствам и расходным материалам.

Рекомендуется использовать инвертор, выполняющий контактную сварку и работающий на постоянном электротоке. Он значительно эффективней своих трансформаторных аналогов, которым необходим ток переменного значения.

Полуавтоматический агрегат работает со специальными электродами, способными варить в среде, насыщенной защитными газами. Оборудование имеет специальный механизм с защитными свойствами, подающий электроды в автоматическом режиме.

Недорогим, но устаревшим вариантом является сварочный трансформатор, соединяющий арматуру при помощи электродов, на которые поступает переменный ток. Такой тип оборудования работает через выпрямитель, преобразующего переменный ток в постоянный. Как и прочее оборудование, агрегаты для контактной сварки делятся на две группы – профессиональные устройства и бытовые.

Электроды, которыми выполняется сварка, меняют химический состав соединительного шва. В основе таких элементов заложены металлические стержни, покрытые особым составом, сгорающим во время проведения сварных работ.

Такой расходный материал отличается маркировкой:

• «У» – контактная сварка разрешена для изделий из низколегированного металла;
• «Л» – можно формировать каркасы из легированного металла;
• «Т» – свариваются теплоустойчивые сплавы;
• «В» – такие электроды рекомендуются для стыковки высоколегированных стальных изделий;
• «Н» – с их помощью наплавляются дополнительные слои.

Кроме рассмотренного здесь расходного материала, во время сварки используют сплошную или порошковую проволоку, с помощью которой формируются наплавленные швы.

В порошковой проволоке имеется особый состав, облегчающий формирование шва и повышающий его качественный уровень. Диаметр такой проволоки варьируется в пределах 0.3 – 12 мм.

Для полуавтоматического агрегата рекомендуется использовать проволоку 0.3 – 1.6 мм.

Тонкости сварных работ

Чтобы полностью развеять миф, почему нельзя варить арматуру в фундаменте, необходимо знать особенности выполнения всех действий.

Изначально готовится арматура нужного диаметра и длины, соответствующая проектному заданию на обустройство фундаментного каркаса. После этого предстоит следующий алгоритм действий:

• приобретенный материал проверяется на качество;
• выполняется отбраковка, в процессе которой определяются металлические заготовки, характеристики которых не соответствуют требованиям нормативных документов;
• стальные стержни зачищаются от коррозии, рихтуются, покрываются абразивным составом, режутся на заготовки требуемых размеров;
• все элементы будущей каркасной конструкции соединяются в общей плоскости легкими прихватками сварочным агрегатом, окончательная фиксация выполняется позже;

• заготовки будущей каркасной части фиксируют специальными кондукторами на расстояниях, определяемых проектными чертежами;
• конструкции прихватываются сваркой, уточняется соответствие параметров рамы данным проектной документации;
• заключительный рабочий этап – окончательная сварка каркаса.

Соблюдая технологические этапы сварки арматурных прутьев на строительной площадке, помните, что лучше использовать специальный агрегат для инверторной сварки.

Главными показателями режимов во время работы сварочного аппарата считаются:

• сечение электрода;
• величина рода и полярности электрического тока;
• показатель напряжения электродуги;
• скорость выполнения сварочных работ;
• количество подходов.

При контактном способе сварки и определении ее рабочего параметра основным показателем считают силу используемого тока, от которого полностью зависят качественные характеристики получаемого сварного шва и показатель производительности работ.

Выбор диаметра электрода выполняется с учетом толщины соединяемого металла. Необходимо помнить, что рабочий режим основан на уровне электрического тока. Когда используемый электрод толще четырех миллиметров, рекомендуется понизить стандартный показатель тока на десять – пятнадцать процентов. Определяясь с режимом полярности, отдавайте предпочтение обратной. В связи с тем, что при работе на постоянном электротоке активно вырабатывается тепловая энергия, возрастает вероятность того, что в металлическом материале появятся прожоги.

Новейшие сварочные агрегаты могут преобразовывать переменный электрический ток, и после включения соответствующего режима электроток, поступающий на электродный стержень, превращается в постоянный.

Выбирая скоростной режим, проследите, чтобы ванна, наполняемая раскаленной сталью, располагалась выше поверхности кромок. Лучше всего подбирать режим, при котором ширина сварочного шва в полтора – два раза превышает диаметр электродного стержня.

Собрав арматурную конструкцию, предназначенную для устройства фундамента, необходимо провести несложное испытание. На поверхность каркаса укладывается доска, по которой начинает ходить человек. Если каркасная система собрана по проектным чертежам, от веса она не будет изгибаться.

Перед тем, как начать подавать бетонную смесь, арматурная система дополнительно укрепляется, чтобы надежно зафиксироваться в фундаментном теле.

Заключение

Повторимся, что вопрос, почему нельзя сваривать арматуру для фундамента, однозначного ответа не имеет. Одни строители подобный способ соединения металла использовать не рекомендуют, вторые утверждают, что ничего страшного в этом нет, и каркас получается прочным и надежным. Окончательное решение необходимо принимать с учетом характеристик строящегося здания и факторов воздействия на фундамент.

Почему вяжут арматуру, а не сваривают. Можно ли сварить арматуру для фундамента

Фундамент – важная и трудоемкая часть строительства дома. От правильной закладки основания зависит, как долго простоит здание. Сырость в нижней части дома, трещины в стенах – нарушение технологической схемы возведения фундамента. В нашей статье мы расскажем, почему в некоторых случаях арматуру вяжут, а не сваривают, и в каких ситуациях можно сварить арматуру для фундамента.

Армирование фундамента

Для чего предназначена арматура в фундаменте

Получить хороший фундамент невозможно без использования арматуры. Основание дома из-за перепадов уличной температуры и других факторов подвергается деформации. Бетон плохо переносит нагрузки, связанные с растяжением. Избежать этого помогает армирование. Из железных и стеклопластиковых прутьев делается каркас вдоль всего фундамента.

Самой сильной нагрузке основа дома подвергается осенью и весной, при таянии снега. Больше всего подвержены воздействию влажности низко заглубленные фундаменты. Вода просачивается под основание, замерзает и способствует вспучиванию бетона. Правильно изготовленный железный каркас увеличивает прочность фундамента.

Способы армирования фундамента

При установке каркаса применяют два метода соединения прутков:

• с использованием сварки;
• с применением технологии вязки арматуры проволокой.

При любом методе армирования делается каркас, состоящий из поперечной и продольной арматуры. Поперечное усиление ставится через равные промежутки и соединяется с продольными стержнями. В идеале получается каркас, состоящий из равных прямоугольников. Поперечное усиление загибается с помощью специального устройства. У каждого способа есть свои преимущества и недостатки. Итак, вы уже определились с техникой соединения. Рассмотрим каждый процесс более подробно.

Технология вязки арматуры

Способ достаточно надежный и простой. Вязка не требует специальных навыков, но для контроля работ лучше позвать специалиста. Перед началом необходимо подготовить инструмент:

1. Вязальный крючок или шуруповерт.
2. Вязальную мягкую проволоку толщиной 1-2 мм. Для вязки можно использовать обожженную проволоку.
3. Станок для загиба арматуры. Приспособление обычно является самодельным. На железную станину крепится поворотный рычаг с двумя неподвижными роликами. К этой же станине крепится кусок металлического уголка. Арматура устанавливается вдоль уголка, место сгиба пропускается между роликами. Поворот рычага позволяет без особых усилий согнуть стержень.

Вязка арматуры для фундамента крючком

Следующий шаг – это подготовка. Длина прутка 6 метров. Нежелательно без надобности укорачивать стержни. Начинать сборку арматурной сетки лучше на самом коротком участке. Это позволит набить руку перед более сложными работами. Каркас лучше собирать с напарником на ровном прямом участке. Минимальное расстояние арматуры от края бетона — 50 мм, в этом случае она не будет подвергаться коррозии. Для вязки прутков их соединяют между собой с нахлестом в 20-30 см. Проволока вяжется двумя способами:

• С помощью вязального крючка.
• С помощью насадки на шуруповерт. В качестве насадки используют мебельный шестигранник. Важно не перетянуть проволоку.

Особое внимание следует уделить углам. В фундаменте нельзя допускать, чтобы концы арматуры стыковались на углах. Избежать этого нам поможет приспособление для изгиба стержней. Существует несколько способов вязки арматуры на углах:

• Лапкой. При этом способе пруток вдоль внешней опалубки переходит на углу на внутреннюю стену опалубки.
• С использованием Г-образной вставки. Дополнительно каждый угол усиливают Г-образной арматурой.
• С использованием П-образной вставки. Дополнительно каждый угол усиливают П-образной арматурой.

Усиление каркаса фундамента лапкой

Г-образное и П-образное усиление каркаса армирования фундамента

Категорически запрещается сгибать прутки, делая небольшой надрез с помощью болгарки. Пострадает прочность каркаса и как следствие надежность железобетона.

Технология сварки арматуры

При таком способе получается цельнометаллический неразборный каркас. Перед работой рекомендуется зачистить рифленую поверхность стержней для лучшего контакта. На сварку арматуры для фундамента влияют:

• Мастерство сварщика.
• Мощность сварочного аппарата и качество электродов.
• Диаметр и марка арматуры. Не рекомендуется варить прутки меньше 15 мм, так как металл при нагревании теряет часть свойств.

Сварка арматуры для фундамента

Различают следующие виды сварки:

1. Контактная сварка. В свою очередь этот вид делится на точечную и стыковую контактную сварку. При точечном методе прутки зажимают между электродами сварочного аппарата. Металл накаляется и под действием внешней силы стержни соединяются. Стыковой сваркой соединяются куски арматуры для увеличения длины.
2. Дуговая сварка. Этот вид работ применяется довольно часто. При выполнении работ важно не перегреть металл. Металл сваривают между собой внахлест или используют кусок арматуры в качестве накладки.

Перед началом работы отрезаем стальные стержни согласно размерам технологической схемы. Собираем плоский арматурный каркас и слегка прихватываем его сваркой или связываем. Устанавливаем плоский каркас в яму под фундамент. На помощь придет простое приспособление – пластиковые держатели для арматуры. Поперечные стержни привариваем на равном расстоянии. Получается прочный трехмерный каркас.

Вязка или сварка

При возведении фундамента первый раз у новичков возникает вопрос: какому методу отдать предпочтение? Различают следующие факторы, которые влияют на выбор технологии вязки или сварки:

• Технические. При строительстве высотных зданий предпочитают способ сварки. Здесь важна скорость работы и опыт сварщика. Основание под бани, сараи, частные дома строят с применением технологии вязки.
• Природные. На подвижных грунтах применяют только метод вязки.
• Толщина и марка стали. Не каждый стальной стержень подойдет для сварки. Для процесса используется специальная сталь, обозначенная буквой «С». Не рекомендуется варить прутки меньше 15 мм в диаметре.
• Человеческий фактор. Если сомневаетесь в мастерстве сварщика или на участке отсутствует электричество, используйте вязку.

При любом способе необходим опытный напарник. Освоить вязку достаточно просто. Как видно из нашей статьи, данный способ оптимальный для малоэтажного строительства.

можно ли сваривать арматуру для фундамента

При возведении дома нужно обязательно определиться – можно ли сваривать арматуру для фундамента в каждом конкретном случае.

Уже на этапе проектирования надо учесть целый ряд условий, которые в совокупности ответят на вопрос: вязать или сваривать обязательный пояс жесткости.

Существенные причины выбора

Выбор будет зависеть не только от объективных факторов, которые закладываются исходя из требований СНиП для фундамента. В большинстве случаев весомую роль играют возможности, сроки, предполагаемый бюджет.

Выполнение некоторых операций с должным качеством можно обеспечить только соответствующей квалификацией исполнителя. Необходимо тщательно просчитать, выбрать, заготовить все расходные материалы и инструмент. Для сварки это один набор, если требуется вязать – другой.

Влияющие условия

Сгруппировать причины, влияющие на особенности процесса крепления составляющих деталей каркаса,можно по таким группам:

I. Природные. При проектировании ленточного фундамента с использованием бетона (железобетона) исходят из СНиП 52−01−2003. Для компенсации возникающих нагрузок закладывают нижний пояс, более широкий, затем верхний. Сплошное армирование требуется в случае возведения заглубленной бетонной стены.

На подвижных грунтах арматуру нельзя сваривать. Усадка при застывании бетона деформирует конструкцию. Сварные соединения могут разрушиться.

Сваренная арматура

II. Характеристика здания. Многоэтажные здания с глубокозаглубленными фундаментами требуют соблюдения высоких темпов строительства при выполнении большого объема работ. Применяют сварную сборку каркаса. Для домов с мелкозаглубленными фундаментами лучше вязать соединения и пересечения. Иногда необходимо делать это прямо по линии заливки раствором.

III. Материалы. Диаметр и количество углерода в металле покажут при пробном сваривании, как сильно электрическая дуга разрушает тело прутка и снижает его прочность. Можно варить арматуру класса A400C или А500С Правильно подобранная марка электродов задаст качество шва. Для малоэтажных зданий растет популярность использования стеклопластиковых, композитных материалов с таким же периодическим рисунком профиля.

IV. Оборудование. Сварочный аппарат должен иметь плавную регулировку силы тока. Дуга не должна чрезмерно выжигать металл. Это значительно снижает несущую способность конструкции. Применяя строительный вязальный крючок и кусачки можно сократить, а то и вовсе исключить затраты электроэнергии и увязать все проволокой.

V. Исполнитель. Выполнение качественной работы требует специалиста высокого уровня квалификации– сварщик. Переделать вряд ли получится.

Что говорят сборники правил

Регламентирующие требования для расчета проекта собраны в следующих документах:

СНиП 52-01-2003

Варка арматуры

«8.2.3. Сварные арматурные изделия (сетки, каркасы) следует изготавливать с помощью контактно-точечной сварки или иными способами, обеспечивающими требуемую прочность сварного соединения и не допускающими снижения прочности соединяемых арматурных элементов (ГОСТ 14098, ГОСТ 10922)».

«Кроме требований по прочности на растяжение к арматуре предъявляют требования по дополнительным показателям, определяемым по соответствующим стандартам: свариваемость, выносливость, пластичность, стойкость против коррозионного растрескивания, релаксационная стойкость, хладостойкость, стойкость при высоких температурах, относительное удлинение при разрыве и др.

К неметаллической арматуре (в том числе фибре) предъявляют также требования по щелочестойкости и адгезии к бетону».

ГОСТ 14098-91

Нормативы по исполнению соединительных швов электросваркой сведены в Приложении 2.

«На конструкции сварных соединений, не предусмотренные настоящим стандартом, следует разрабатывать рабочие чертежи с технологическим описанием условий сварки и ведомственный нормативный документ, учитывающий требования действующих стандартов и утвержденный в установленном порядке».

ГОСТ 10922-2012

Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные и механические соединения для железобетонных конструкций. Общие технические условия.

«Смятие стержней электродами на глубину более 0,1 номинального диаметра стержня, оплавление и поджоги ребер периодического профиля стержней не допускаются».

Особенности технологии методом сварки

Изменение свойств у свариваемого материала может оказаться несущественным для несущей способности фундамента. Соблюдение технологии работ, подбор марки материалов позволяют значительно сократить срок монтажа. На удаленных площадках практикуется предварительно варить следующие элементы:

• Каркас;
• Сетку;
• Стержни.

Их собирают в плитовой, ленточный фундамент или вертикальными колоннами (столбами).

На площадке можно не только удобно расположиться сварщику, но провести осмотр качества шва, соблюдения геометрических параметров каркаса, дефектов, искривлений.

Для увеличения площади соприкосновения круглых прутков используют спрямление поверхности в месте контакта шлифовальным инструментом. Способ не приводит к чрезмерному перегреву металла.

Сборка фрагментов в целую конструкцию, выполняется внахлест из расчета не менее 10 диаметров прута.

Перед сваркой проводится очистка поверхности от ржавчины, окалины, грата, грязи.

Для сваривания пригодна арматура, маркированная в конце буквой С (например, А500С). Нельзя использовать метод сварки для Ø свыше 20 мм.

Различия маркировки арматуры

На рынке можно встретить как старую маркировку изделий Ст3, так и по новым стандартам – начинающуюся с буквы А (марки А400С, А500С). Они относятся к свариваемому классу.

Использовать: распространенный класс A400 AIII – недопустимо, так как при сильном нагреве их металл значительно утрачивает свою прочность и стойкость к коррозии. Такую марку вяжут.

Электроды на практике выбирают по отношению к диаметру свариваемых фрагментов. Если Ø больше 14 мм, то электрод берем 4 мм, если меньше – 3 мм.

Способы сварки

Наиболее распространенный метод электрической дуги с плавной регулировкой силы тока (инверторный). Сборка может исполняться такими методами:

• Стыковым;
• Внахлест;
• Тавровым;
• Крестовым.

Встык и тавр (торец упирается в арматуру под углом 90°) лучше не применять из-за малой прочности на изгиб. Эти методы состыковки используются только при отсутствии других вариантов. В длину пруты свариваются внахлест, а поперечины накладываются крестом. По американскому стандарту крестовые пересечения не варятся. Посмотрите видео, как армировать фундамент.

Проверка качества

Чтобы предварительно определить, какой получится шов, сваривают два небольших отрезка стержней. Остывшее соединение осматривают на наличие трещин, глубину проплавления тела, качество образовавшегося шлака. Если хотя бы один из параметров вызывает сомнения, то необходимо изменить настройки силы тока в сварочном аппарате или заменить электроды:

• Электрод прилипает – увеличиваем ток;
• Не прилипает, а сразу выжигает поверхность – уменьшаем ток;
• Трудно поймать дугу, чтобы не прожечь стержень – взять электрод меньшего диаметра;
• Электрод горит козырьком, шлак пенится – значит некачественный, заменить.

Недостатки

К прямому недостатку относится жесткость конструкции. Вот почему это не дает возможности возводить этим способом фундаменты на всех видах грунтов. На подвижных грунтах в опорном поясе возможно появление излишних напряжений, приводящих к трещинам и неравномерному распределению нагрузки с неблагоприятными последствиями для всего здания.Неаккуратная заливка бетонной массы может привести к разрыву,перекосу сварной конструкции.

Вероятные недостатки вызываются нарушениями технологии во время выполнения операций, параметров сварочного оборудования и человеческого фактора в лице исполнителя (производителя) работ. Все это, даже имея скрупулезно рассчитанный проект, требует неусыпного контроля и поэтапных проверок выполнения всех операций.

Обобщение сказанного

Ответ можно ли сваривать арматуру для конкретного фундамента не всегда бывает однозначен. Бетонный монолит отлично выдерживает нагрузки на сжатие, но плох на растяжение. Армирование увеличивает этот показатель в 10 раз. Почему применяют такие разные способы создания каркасов как вязка и сварка? Потому что сохранить геометрию стального каркаса необходимо до окончательного застывания монолита. Сцепление с бетоном стержень обеспечивает за счет своего периодического профиля. Чем меньше он потеряет свои свойства, тем лучше. Именно поэтому получает такое распространение композитная арматура. Ее производители повышают не столько прочность креплений, сколько адгезионные свойства. Для этих целей на поверхность наносится слой абразива или песка.

Развитие массового ускоренного строительства дало широкое применение сварочного способа изготовления стальных каркасов. Наличие штата аттестованного персонала, стандартного оборудования, сертифицированных материалов сделало этот метод дешевым и стандартизованным.

Присутствие в конструкции стальных закладных, прокатных, плоских стальных деталей вносит в проект обязательное выполнение отдельных сварочных соединений.

Итог: варить арматуру можно, кроме тех случаев, когда нельзя. Выбор делается при проектировании и составлении сметы затрат.

Почему нельзя варить арматуру в фундаменте

Можно ли сваривать арматуру для фундамента

Метод сварки для скрепления сегментов арматуры проволокой на практике используется часто. Метод используется на стальную и композитную арматуру. Последняя появилась сравнительно недавно и редко применяется в частном строительстве. Копирование фундамента необходимо для усиления прочности конструкции и увеличения срока эксплуатации здания. Для монтажа железобетонных конструкций разработаны государственные стандарты соединений.

Что написано в ГОСТ по поводу сварки арматуры

Правила армирования ГОСТ4098-2014 введены в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 01 июля 2015 года. Разработка проводилась научно-исследовательским институтом бетона и железобетона им. А. А. Гвоздева ОАО НИЦ (Строительство). Стандарт распространяется на сварные соединения стержневой и проволочной арматуры в фундаментах сборных и монолитных железобетонных сооружений. В документе указана стандартизация соединений по размерам, типу и конструкции.

Сварная арматура для фундамента — особенности применения

В строительстве архитектурных сооружений главной задачей является подготовка прочного фундамента, который будет противостоять внутреннему усилению на сжатие опор стен и нижнего грунта. Основа фундамента — бетон, который состоит из песка, цемента и воды, при застывании он выдерживает большие нагрузки. Физические характеристики цементного материала не могут гарантировать отсутствие деформации основы сооружения.

Для противостояния сдвигам фундамента, возникающим при перепадах температур и других природных факторах, используют металл обеспечивающий надежную фиксацию. Армировка — это обязательный процесс в ходе строительства. В процессе эксплуатации сооружения возникает осадка, при этом грунт под фундаментом уплотняется. Процесс должен проходить равномерно по всей протяженности ленточного фундамента. В таких случаях внутренние усилия в фундаменте не возникают.

Добиться равномерности и снизить осадку можно при использовании фундаментных лент с арматурой, ширина которых определяет величину нагрузки.

Фундамент является основой архитектурного строения, при закладке основания соединений для прочности используют два способа: сварку и связку. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы. Некоторые строители предпочитают использовать для укрепления фундаментной основы сварку, в таком случае соединение производят в местах пересечения арматуры. Способ достаточно простой и надежный, особое внимание при нем уделяется армировке углов, чтобы стальные элементы, являлись соединяющим звеном одной и другой стены.

Преимущества и недостатки способа

В процессе сварочных работ при высоких температурах металл нагревается, в результате чего теряет основные свои характеристики: прочность и жесткость. Именно поэтому существуют разногласия в применении данного метода в строительстве фундамента под сооружение. Сварочные материалы делятся на категории:

• каркасные конструкции;
• сетки, изготовленные методом сваривания;
• сварные стержни.

Прочность фундамента при правильном выполнении сварочных работ гарантирована. Профессиональные сварщики хорошо знают, что перед работой обрабатываемую поверхность арматуры необходимо предварительно подготовить.

Как правильно производить сварку

Строительство фундаментной основы влияет на прочность всего сооружения, для этого при проведении сварочных работ нужно свести к минимуму потери свойств арматуры. Подготовка к работе начинается с выбора электродов, для прутьев диаметром 14 мм используют (АНО-21), (То). Приобрести электроды можно в специализированном магазине. После варки каждого стыка надо подождать полного остывания и проверить на наличие микротрещин, если дефект отсутствует — работа выполнена качественно.

Сварщики для увеличения плотности прилегания арматуры используют метод зачистки металлических окончаний с помощью шлифовки или зачистки. Системы сварочного соединения бывают четырех видов:

Тавровый метод лучше не применять, так как прочность на изгибе будет низкой, соответственно качество фундаментной ленты снижается.

Выбор арматуры

При воздействии сварочной дуги поверхность и структура металла меняется, в результате снижается характеристика прочности. В случае использования крупных прутьев арматуры, материал существенно не повлияет на фундаментную основу. Если применяются небольшие отрезки, стоит учесть изменения структуры металла при нагревании. Основная цель в проведении сварки арматуры — снизить пагубное влияние высоких температур в местах соединения.

В строительной индустрии ни одно возведение малоэтажных или высотных домов не обходится без использования арматуры. Для правильного расчета армировки частного дома, можно отталкиваться от типичных схем, используя метод укладки четырьмя или шестью стальными прутьями. Расчет диаметра зависит от конструктивных особенностей будущего здания. В строительстве одноэтажных или двухэтажных домов зачастую используют стержни диаметром 8 мм, это вполне достаточно для формирования ленточного фундамента.

Согласно нормативам, площадь сечения продольной арматуры должна иметь не менее 0,1 %, от общей структуры проложенной ленты из железобетона.

Стальные прутья должны быть одинаковыми, если материал разного сечения, нижние ряды следует конструировать стержнями большего диаметра. При подсчете стержневого материала, необходимо учитывать допуск при стыковке. Необходимо:

• составить схему расположения прутов в фундаменте, затем учитывая длину стержней, проводится подсчет стыков;
• к полученной цифре прибавляют 10-15%, так получается достаточное количество продольной арматуры.

Если арматура после проведения работ осталась, переживать по этому поводу не надо, в процессе строительства данный материал пригодится.

Материалы и оборудование

В строительстве частных домов применяют стальную арматуру диаметром 5-8 мм, от ее размера зависит выбор нагрузки. Ребристые пруты используют в качестве основного элемента армирующей конструкции, а гладкие — для скрепления ребристых стержней. Сварка проводится разными способами. Сварщик в работе с прутами большого диаметра применяет электроды, состав которых похож на структуру самой арматуры. Для работы необходимо подготовить:

• сварочный трансформатор;
• инвертор или другие источники подачи тока.

Чтобы выполнить работу, необходимо иметь сварочное оснащение и профессиональные навыки. Если сварщик использует полуавтоматический агрегат, рекомендуется применять проволоку диаметром 0,3 — 1,6 мм.

Тонкости сварочных работ

Качество сварочных работ зависит от умения и опыта сварщика. Первое, что делает сварщик — подготавливает материал для работы:

• проводит проверку стальных прутьев на качество;
• в процессе осмотра выполняет отбраковку;
• металлические стержни чистит от коррозийного налета, покрывает абразивным составом, разрезает на заготовки;
• проводит соединение элементов каркасной конструкции с помощью легких прихватов сваркой;
• финишная фиксация выполняется после легких соединений специальными кондукторами, по чертежу проекта;
• заключительный этап — сварка всего каркаса.

Что лучше: вязать или сваривать арматуру для фундамента

Многие строители считают, что использование сварки арматуры для фундамента является ненадежным способом, другие уверяют, что прочность не пострадает. Решить вопрос о применении данного метода должен застройщик, учитывая проект архитектурного сооружения и факторы воздействия на основу фундамента.

Вязать или варить арматуру для фундамента

Фундамент – важная и трудоемкая часть строительства дома. От правильной закладки основания зависит, как долго простоит здание. Сырость в нижней части дома, трещины в стенах – нарушение технологической схемы возведения фундамента. В нашей статье мы расскажем, почему в некоторых случаях арматуру вяжут, а не сваривают, и в каких ситуациях можно сварить арматуру для фундамента.

Для чего предназначена арматура в фундаменте

Получить хороший фундамент невозможно без использования арматуры. Основание дома из-за перепадов уличной температуры и других факторов подвергается деформации. Бетон плохо переносит нагрузки, связанные с растяжением. Избежать этого помогает армирование. Из железных и стеклопластиковых прутьев делается каркас вдоль всего фундамента.

Самой сильной нагрузке основа дома подвергается осенью и весной, при таянии снега. Больше всего подвержены воздействию влажности низко заглубленные фундаменты. Вода просачивается под основание, замерзает и способствует вспучиванию бетона. Правильно изготовленный железный каркас увеличивает прочность фундамента.

Способы армирования фундамента

При установке каркаса применяют два метода соединения прутков:

• с использованием сварки;
• с применением технологии вязки арматуры проволокой.

При любом методе армирования делается каркас, состоящий из поперечной и продольной арматуры. Поперечное усиление ставится через равные промежутки и соединяется с продольными стержнями. В идеале получается каркас, состоящий из равных прямоугольников. Поперечное усиление загибается с помощью специального устройства. У каждого способа есть свои преимущества и недостатки. Итак, вы уже определились с техникой соединения. Рассмотрим каждый процесс более подробно.

Технология вязки арматуры

Способ достаточно надежный и простой. Вязка не требует специальных навыков, но для контроля работ лучше позвать специалиста. Перед началом необходимо подготовить инструмент:

1. Вязальный крючок или шуруповерт.
2. Вязальную мягкую проволоку толщиной 1-2 мм. Для вязки можно использовать обожженную проволоку.
3. Станок для загиба арматуры. Приспособление обычно является самодельным. На железную станину крепится поворотный рычаг с двумя неподвижными роликами. К этой же станине крепится кусок металлического уголка. Арматура устанавливается вдоль уголка, место сгиба пропускается между роликами. Поворот рычага позволяет без особых усилий согнуть стержень.

Следующий шаг – это подготовка. Длина прутка 6 метров. Нежелательно без надобности укорачивать стержни. Начинать сборку арматурной сетки лучше на самом коротком участке. Это позволит набить руку перед более сложными работами. Каркас лучше собирать с напарником на ровном прямом участке. Минимальное расстояние арматуры от края бетона — 50 мм, в этом случае она не будет подвергаться коррозии. Для вязки прутков их соединяют между собой с нахлестом в 20-30 см. Проволока вяжется двумя способами:

• С помощью вязального крючка.
• С помощью насадки на шуруповерт. В качестве насадки используют мебельный шестигранник. Важно не перетянуть проволоку.

Особое внимание следует уделить углам. В фундаменте нельзя допускать, чтобы концы арматуры стыковались на углах. Избежать этого нам поможет приспособление для изгиба стержней. Существует несколько способов вязки арматуры на углах:

• Лапкой. При этом способе пруток вдоль внешней опалубки переходит на углу на внутреннюю стену опалубки.
• С использованием Г-образной вставки. Дополнительно каждый угол усиливают Г-образной арматурой.
• С использованием П-образной вставки. Дополнительно каждый угол усиливают П-образной арматурой.

Категорически запрещается сгибать прутки, делая небольшой надрез с помощью болгарки. Пострадает прочность каркаса и как следствие надежность железобетона.

Технология сварки арматуры

При таком способе получается цельнометаллический неразборный каркас. Перед работой рекомендуется зачистить рифленую поверхность стержней для лучшего контакта. На сварку арматуры для фундамента влияют:

• Мастерство сварщика.
• Мощность сварочного аппарата и качество электродов.
• Диаметр и марка арматуры. Не рекомендуется варить прутки меньше 15 мм, так как металл при нагревании теряет часть свойств.

Различают следующие виды сварки:

1. Контактная сварка. В свою очередь этот вид делится на точечную и стыковую контактную сварку. При точечном методе прутки зажимают между электродами сварочного аппарата. Металл накаляется и под действием внешней силы стержни соединяются. Стыковой сваркой соединяются куски арматуры для увеличения длины.
2. Дуговая сварка. Этот вид работ применяется довольно часто. При выполнении работ важно не перегреть металл. Металл сваривают между собой внахлест или используют кусок арматуры в качестве накладки.

Перед началом работы отрезаем стальные стержни согласно размерам технологической схемы. Собираем плоский арматурный каркас и слегка прихватываем его сваркой или связываем. Устанавливаем плоский каркас в яму под фундамент. На помощь придет простое приспособление – пластиковые держатели для арматуры. Поперечные стержни привариваем на равном расстоянии. Получается прочный трехмерный каркас.

Вязка или сварка

При возведении фундамента первый раз у новичков возникает вопрос: какому методу отдать предпочтение? Различают следующие факторы, которые влияют на выбор технологии вязки или сварки:

• Технические. При строительстве высотных зданий предпочитают способ сварки. Здесь важна скорость работы и опыт сварщика. Основание под бани, сараи, частные дома строят с применением технологии вязки.
• Природные. На подвижных грунтах применяют только метод вязки.
• Толщина и марка стали. Не каждый стальной стержень подойдет для сварки. Для процесса используется специальная сталь, обозначенная буквой «С». Не рекомендуется варить прутки меньше 15 мм в диаметре.
• Человеческий фактор. Если сомневаетесь в мастерстве сварщика или на участке отсутствует электричество, используйте вязку.

При любом способе необходим опытный напарник. Освоить вязку достаточно просто. Как видно из нашей статьи, данный способ оптимальный для малоэтажного строительства.

Начиная строительство дома, мы надеемся, что он будет надежной защитой семейного очага. Для того чтобы ожидания оправдались, нужно приложить усилия в работе, грамотно подойти к решению множества вопросов, один из которых – можно ли сваривать арматуру для фундамента.

До сих пор не существует единого мнения, что лучше – варить или вязать каркас для фундамента. Если для зданий большой этажности, фундамент которых несет огромные нагрузки, сварная арматура – единственно верное решение, то при возведении одноэтажных построек мнения специалистов расходятся. Разберемся, какие достоинства и недостатки присущи сварке и вязке.

Усиление фундамента – для чего оно нужно?

Грамотно спроектированный и качественно выполненный фундамент – гарантия долговечности сооружения. Крепкое, не поддающееся разрушениям основание, предотвратит усадку, которая вызывает трещины и последующее разрушение конструкции. Поэтому усиление фундамента – вопрос серьезный, не допускающий поверхностного отношения. Повышение прочности фундамента достигается путем армирования конструкции металлической сеткой или прутьями определенного диаметра.

Арматуру для фундамента варить или вязать – это главный вопрос, о котором задумываются многие люди

Для малоэтажных построек чаще всего обустраивают ленточный фундамент. Можно сэкономить денежные средства и произвести заливку фундамента обычным бетонным составом без дополнительного усиления. Вероятнее всего, через некоторое время в фундаменте появятся трещины, деформации. Для предотвращения нежелательных последствий проведите работы по армированию стальным каркасом, который:

• Повысит прочность.
• Равномерно распределит нагрузки.
• Компенсирует реакции грунта при замерзании.
• Увеличит срок службы конструкции.

Арматура в бетоне предохранит фундамент от растрескивания и разрушения.

Способы соединения армирующих элементов

Существуют различные методы увеличения прочностных характеристик фундамента. Частные застройщики используют любой подручный материал (отходы металла, битое стекло и пр.). Для дачных домиков это приемлемый вариант. Но для возведения надежного дома, даже одноэтажного, воспользуйтесь проверенными технологиями усиления металлической сеткой или прутками. Если ваш выбор остановился на сетке, то требуется только правильно раскроить ее и установить должным образом в подготовленные траншеи. Использование металлических элементов подразумевает создание из них единой конструкции, так называемого каркаса.

Вязать арматуру стоит в тех случаях, когда необходимо получить хороший фундамент на сложном грунте

Добиться этого можно двумя способами:

• связать, используя для соединения гибкую проволоку;
• применить сварку, фиксирующую элементы конструкции.

Оба варианта имеют сильные и слабые стороны. Проведем сравнительный анализ каждого из них.

Технология вязки арматуры

Есть несколько способов вязки арматуры для фундамента специальной проволокой. Проводится эта работа непосредственно на объекте. Можно воспользоваться услугами специализированных мастерских, где работу выполнят качественно и в оговоренные сроки. Есть небольшой минус такой услуги. Вам придется найти транспорт для перевозки крупногабаритной конструкции. В условиях малых населенных пунктов это сложно и дорого. Поэтому советуем самостоятельно освоить процесс вязки элементов каркаса:

• Определитесь с количеством точек соединения.
• Отрежьте соответствующее количество кусочков стальной проволоки длиной 20 см. Диаметр соответствует 1,2-1,4 мм.
• Сложите отрезанный кусочек пополам.
• Подведите полученную петлю к месту соединения элементов.
• Воспользуйтесь вязальным крючком. Его можно изготовить самостоятельно либо приобрести в магазине. Введите рабочую часть в петлю.
• Захватите свободные концы и протяните их через отверстие. Место соединения стержней должно охватываться проволокой.
• Затяните с максимальным усилием и, провернув крючок несколько раз, обеспечьте плотное соединение деталей конструкции каркаса.

Вязка арматуры осуществляется с помощью специальной проволоки, которая соединяет прутки по углам конструкции

Вязка при помощи вязального крючка относится к самым дешевым, но трудоемким методам соединения арматурных элементов. Здесь не используется дорогостоящий строительный инструмент, работы проводятся силами одного или двух рабочих. Желая ускорить и облегчить работу, можно приобрести:

• автоматический пистолет для вязки. С его помощью скорость соединения значительно возрастет, но обращение с ним требует определенных навыков;
• вращательный электроинструмент, типа дрели или шуруповерта со специальной насадкой, приобрести которую можно в специализированных магазинах.

К достоинствам автоматизированных приспособлений относится повышение производительности, возможность соединения элементов конструкции в труднодоступных местах каркаса, значительное снижение физических затрат.

Организация работ

Приступая к работам по созданию армированного каркаса методом вязки, заблаговременно приобретите необходимые инструменты и материалы. Придерживаясь несложных рекомендаций, вы быстро освоите технику соединения и сможете качественно выполнить поставленные задачи:

• Расположите нижний ряд горизонтальных элементов конструкции на небольшом расстоянии от поверхности грунта – 4/6 см. Для обеспечения требуемого зазора подойдут деревянные или пластиковые подкладки. Их задача – не допустить соприкосновения каркаса с почвой.
• Установите вертикальные элементы на фиксированном расстоянии друг от друга. Соблюдайте равномерность шага. Обеспечьте неподвижность прутков с помощью фиксирующих приспособлений. Оградите металл от контакта с грунтом, неметаллическими подстаканниками. Важно выполнить это требование, чтобы избежать коррозии арматуры в дальнейшем.

Сам процесс вязки отличается тем, что его можно производить как непосредственно на месте возведения здания, так и в специальном цеху

Технология сварки арматуры

Хотя сварка арматуры для фундамента более трудоемка, чем вязка, полностью отказаться от нее невозможно. На больших стройках при возведении многоэтажных домов нельзя обойтись без сварки. Фундаменты таких сооружений несут увеличенные нагрузки, поэтому и требования по прочности предъявляются соответствующие. Чтобы арматуру для фундамента варить, используют специальные марки изделий – А400С или А500С. Диаметр прутков находится в пределах 3-5 сантиметров. Для работ применяется контактная точечная сварка. Учитывая тот факт, что при перегреве металла происходят изменения структуры, вызывающие ослабление прочностных характеристик, желательно, чтобы сварка арматуры для фундамента проходила на специализированных предприятиях либо проводилась на стройплощадках квалифицированными сварщиками.

При сварке у арматуры снижается прочность и нарушается внутренняя структура

Изготовление сварных каркасов в промышленных условиях проводится в несколько этапов:

• отделом технического контроля проводится проверка качества материалов, которые планируется использовать при изготовлении каркаса. Отбраковывается материал, не соответствующий требованиям стандартов и техническим условиям;
• круглый прокат из стали Ст.0 или Ст.3, предварительно очищенный от ржавчины, грязи, подвергают правке, разметке, резке на заданную величину. Проводится зачистка элементов абразивным инструментом;
• заготовки соединяются в плоскую конструкцию. Точечная сварка арматуры производится при диаметре заготовки до 26 миллиметров. При работе с арматурой увеличенного диаметра происходят деформации конструкции от сильного нагрева при сварке. Чтобы избежать искривлений, элементы слегка прихватывают;
• с помощью специальных кондукторов, плоские элементы устанавливаются вертикально друг над другом на расчетном расстоянии. Кондукторы изготавливают с высокой степенью точности – отклонения от заданных параметров не превышают трех миллиметров;
• производится предварительная связка элементов;
• проверяется соответствие пространственной конструкции техническому проекту, корректируется вся сборка в целом, определяется необходимая длина сварочных швов. Во избежание деформаций элементов от перегрева четко определяется последовательность сварки соединений;
• окончательно сваривают пространственную конструкцию.

Чаще всего этот метод используется в тех местах, где грунт имеет устойчивое положение, то есть он оседает не слишком сильно

При сварке непосредственно на строительной площадке порядок операций аналогичен. Единственное отличие – неудобство использования дуговой сварки. Поэтому, собирая каркасный модуль на объекте, применяется точечная сварка арматуры. Она мобильна, а в комплекте со специальными клещами можно выполнять работы даже в подвешенном состоянии, с поворотом на любой угол.

Какой метод соединения предпочесть?

Прежде, чем окончательно определиться – вязать или варить арматурный каркас, взвесьте все «за» и «против». Каждый метод соединения имеет положительные и отрицательные моменты. Выбрать оптимальное решение помогут рекомендации специалистов. При возведении многоэтажных зданий с увеличенной нагрузкой на основание – однозначно выбирается сварка. Диаметр стального прутка выбирается не менее 30 миллиметров. Почему арматуру увеличенного сечения следует предпочесть? Ответ: чтобы максимально сократить риск пережога, который приведет к ослаблению прочности соединения.

К недостаткам метода сварки, который ограничивает сферу применения, относится возникновение внутренних напряжений, повышающих вероятность образования трещин при заливке. Проблематично использование в сейсмически неустойчивых районах и на сложных грунтах, где процесс усадки происходит долгое время и может вызвать разрушение.

Но нельзя забывать о достоинствах сварки:Быстрота проведения работ, позволяющая значительно сократить сроки строительства.

• Увеличенная жесткость готового модуля.
• Получение прочного основания, способного выдерживать большие нагрузки.

При частных постройках лучше воспользоваться способом вязки, который:

• отличается простотой и доступностью, даже для начинающих строительную карьеру;
• снимает потребность в поиске сварочного аппарата и сварщика высокого разряда, способного выполнить работы без дефектов;
• не образует в местах соединений дополнительных напряжений;
• позволяет использовать для усиления более дешевую арматуру уменьшенного сечения.

К недостаткам можно отнести небольшую жесткость, что не особо актуально при возведении малоэтажных построек.

Подведем итоги

Не всегда просто сделать правильный выбор – вязать или варить арматурный каркас. Один вариант кажется более дешевым и простым, другой дороже, но прочнее. На чем остановиться? Советуем не спеша изучить рекомендации проверенных источников, посоветоваться со знающими людьми. Ведь самое главное – это не количество проблем и потраченных денег, а результат – надежный дом, создающий уют и оберегающий вашу семью от невзгод.

Можно ли сваривать арматуру для фундамента?

Планируя возведение жилого дома, каждый застройщик мечтает, чтобы он был устойчивым и надежно защищал от невзгод. Для этого следует серьезно подойти к достижению поставленной цели, прилагать усилия, решать множество задач. Иногда возникает вопрос, допускается ли арматуру для фундамента варить. Среди строителей и частных застройщиков идет дискуссия. Одни уверенно утверждают, что лучше сваривать элементы каркаса, а не вязать. Другие сомневаются, можно ли сваривать арматуру для фундамента. Попробуем разобраться в этом вопросе.

Для чего предназначена арматура в фундаменте

Профессиональный подход к сооружению фундамента гарантирует длительный срок эксплуатации здания. Прочная основа сохраняет целостность, так как устойчива к появлению трещин в результате усадки грунта. Обеспечение прочности фундамента с помощью пространственной рамы – серьезная задача. Важно тщательно продумать конструктивные особенности армированной конструкции, для изготовления которой могут использоваться стальные стержни или металлическая сетка.

Для небольших зданий в качестве фундамента часто используют основание ленточного типа. При условии правильного изготовления оно обеспечивает устойчивость строений на протяжении длительного времени. Нельзя сформировать надежную основу, заливая фундамент бетонной смесью без дополнительного армирования. В этом случае в результате деформации через некоторый промежуток времени он растрескается.

При закладке основания соединение арматуры может производиться двумя основными способами: сваркой или связкой

Правильно выполненное армирование позволяет предотвратить преждевременное нарушение целостности основы. Сортамент арматуры при этом определяется расчетным путем.

Применение стальных стержней позволяет:

• значительно повысить прочность фундамента;
• обеспечить равномерное распределение действующих усилий;
• демпфировать реакцию почвы в результате морозного пучения;
• обеспечить длительный срок эксплуатации строения.

Укрепление основания защищает его от появления трещин, вызванных деформацией.

Вязать или варить – применяемые методы соединения прутков

Для повышения прочности оснований зданий применяются различные приемы. При возведении бытовых построек, дачных строений и легких зданий частные застройщики добавляют в бетонный раствор куски металла, обломки стекла и различные строительные отходы. Для легких подсобных строений это допустимо. Однако прочный жилой дом требует надежного усиления фундамента с помощью арматурных прутков или стальной сетки. Они разрезаются на заготовки требуемого размера и помещаются в траншеи.

Единого мнения относительно того, можно ли сваривать арматурные прутья фундамента между собой, нет

Для обеспечения повышенной прочности основы прутки объединяются в силовой контур различными методами:

• путем связывания арматурных стержней или фрагментов решетки с помощью вязальной проволоки. Для повышения податливости она обжигается и позволяет быстро зафиксировать элементы рамы с помощью вязального крючка;
• с помощью электросварки. При изготовлении каркасов на промышленных предприятиях может использоваться контактная точечная сварка. В бытовых условиях арматурные прутки сваривают обычным методом.

Каждый из способов фиксации стержней обладает определенными достоинствами и имеет слабые места. Детально проанализируем каждый вариант крепления.

Как вяжут арматурный каркас – способы фиксации прутков

Связывание стальных прутков в металлическую раму осуществляют различными методами. Имеется возможность заказать готовый каркас, собранный с помощью вязальной проволоки на специализированном предприятии. Однако при этом возникают дополнительные расходы, связанные с его доставкой на объект. При небольших объемах строительства это достаточно дорого и нецелесообразно. Несложно самостоятельно изучить методику вязки и своими силами выполнить все работы.

Соблюдайте следующую последовательность операций:

1. Разработайте чертеж или эскиз будущей арматурной решетки.
2. Рассчитайте суммарное количество участков, подлежащих фиксации.
3. Нарежьте отрезки проволоки диаметром 1,2 мм по 30 см каждый.
4. Согните кусок проволоки пополам в виде петли и подведите его к стыку прутков.
5. Захватите вязальным крючком концы проволоки и протяните сквозь петлю.
6. Проверьте плотность охватывания проволокой зоны соединения.
7. Прокрутите рабочее приспособление, обеспечив плотную затяжку деталей.

Применение вязального крючка для фиксации деталей – недорогой способ крепления элементов. Он не предусматривает применение специального инструмента и позволяет выполнить работы с помощью подсобных рабочих.

Для сокращения продолжительности работ и облегчения вязки можно использовать:

• специальный пистолет, который в автоматическом режиме подает проволоку. Работа с ним требует определенной квалификации;
• бытовой электрический инструмент с вращающимся патроном. Вполне подойдет электрическая дрель или шуруповерт, оборудованный насадкой.

Вязка каркаса по своей сути является наиболее простым способом соединения

Главные достоинства автоматизированных устройств:

• значительное увеличение производительности;
• облегчение фиксации в труднодоступных участках;
• существенное снижение трудоемкости.

Освоив технологию ручной вязки, можно своими силами выполнить работы по фиксации элементов арматурного каркаса.

Как связать каркас для размещения в фундаменте

Планируя изготовление арматурной решетки способом связывания, своевременно приобретите требуемые материалы и подготовьте инструменты.

Технологию вязки несложно освоить самостоятельно, соблюдая приведенные рекомендации:

• Разместите горизонтально расположенные элементы нижнего яруса на фиксированном расстоянии от уровня почвы. Обеспечить необходимый зазор 40–60 мм можно с помощью пластиковых опор, деревянных подкладок или отходов кирпича. Прутки каркаса не должны касаться грунта.
• Обеспечьте установку вертикальных стержней с равным интервалом между ними. Соблюдение постоянного шага позволит равномерно распределить нагрузки. Элементы важно оградить от контактирования с почвой при помощи специальных подставок из неметаллического материала.
• Производите фиксирование арматуры пространственного каркаса вязальной проволокой. При выполнении работ контролируйте надежность крепления в участках соединения. Элементы не должны смещаться при заливке в опалубку бетонного раствора.

Если вы имеете хотя бы небольшой опыт в сфере строительства, вязать арматуру достаточно просто

• Соблюдайте равный интервал между арматурой, расположенной в горизонтальном ярусе, а также между вертикальными элементами. Важно дополнительно закрепить угловую арматуру, которая склонна к смещению в процессе заливки бетона. За контур основания угловые части не должны выступать.
• Проверьте прочность собранного каркаса под нагрузкой. Установите на верхний пояс металлоконструкции деревянную доску и встаньте на нее. При перемещении по доске элементы каркаса должны сохранять неподвижность.

Дополнительная фиксация размещенного в опалубке каркаса с помощью деревянных брусков обеспечит его неподвижность при заполнении опалубки бетонным раствором. Приобретая материалы для изготовления силовой решетки, соблюдайте требования документации по использованию арматуры необходимых марок и сортамента.

Сварка арматуры для фундамента – технология работ

В настоящее время, наряду с вязкой, также применяется сварка арматуры для фундамента. Этот метод соединения элементов каркаса используется при строительстве многоэтажных зданий, основания которых воспринимают значительные усилия. Этим обусловлена необходимость обеспечения повышенной прочности соединений. Сварная арматура, изготовленная из рифленой проволоки А400С, хорошо варится, так же, как и пруток А500С. Точечная сварка арматуры обеспечивает надежность фиксации стержней диаметром до 25 мм.

Перегрев стержней при выполнении сварочных работ может вызвать следующие негативные явления:

• изменение структуры металла;
• снижение прочностных свойств.

При выполнении работ опытными сварщиками и осуществлении сборки под лабораторным контролем на промышленных предприятиях можно избежать указанных факторов.

Алгоритм изготовления арматурных решеток методом сварки в условиях промышленных предприятий осуществляется следующим образом:

1. Выполняется входной контроль качества приобретенных материалов, которые будут применяться для сборки каркаса.
2. Производится отбраковка прутков, характеристики которые не соответствуют требованиям нормативной документации.
3. Арматурные стержни очищаются от ржавчины, рихтуются, обрабатываются абразивом и разрезаются на заготовки необходимых размеров.
4. Элементы будущей рамы соединяются в одной плоскости, путем легкой прихватки сваркой до окончательной фиксации.
5. Заготовки каркаса фиксируются сварочными кондукторами на расстоянии, соответствующем требованиям чертежа.
6. Конструкция прихватывается сваркой и проверяется соответствие размеров пространственной рамы требованиям документации.

Не менее важно правильно подобрать величину тока, с которой будете варить каркас

Конструктивные особенности сварочных кондукторов позволяют выполнить сборку прутков с допуском, не превышающим 3 мм. Последовательность операций по изготовлению каркаса методом сварки в условиях стройплощадки аналогична. Точечная сварка арматуры позволяет фиксировать стальные стержни пространственной конструкции, расположенные под различным углом, а также в подвешенном состоянии. Установка оборудуется токопроводящими клещами, расширяющими ее возможности.

Варить или вязать: какому методу отдать предпочтение

До принятия окончательного решения об использовании вязки для крепления стальных прутков или крепления с помощью сварки, необходимо тщательно все взвесить. Почему арматуру одни строители сваривают, а другие вяжут? У каждого способа есть свои достоинства и слабые места.

Чтобы не ошибиться, следует прислушаться к советам профессионалов:

• для массивных многоэтажных строений, оказывающих значительную нагрузку на основу, целесообразно использовать сварку. При этом важно не пережечь арматуру, чтобы не ослабить прочность соединения;
• для небольших жилых зданий и дачных построек, можно использовать соединение частей арматурной решетки с помощью вязальной проволоки. Этот метод фиксации обеспечивает прочность таких построек.

При использовании сварки важно исключить вероятность пережога, ослабляющего прочность стыков. Метод соединения сваркой нежелательно применять в сейсмически активных зонах, а также на проблемных почвах, где в результате смещения грунта может нарушиться целостность фундамента.

Можно ли варить арматуру для фундамента

Сегодня сварку арматуры для фундамента используют достаточно часто. Данный способ соединения металлических прутьев каркасной системы применяется при строительстве многоэтажных объектов, на фундаментные основы которых приходятся существенные нагрузочные воздействия. Это объясняет необходимость достижения повышенного показателя прочности в точках соединений.

Сварной арматурный металл, изготовленный из проволоки с рифленой поверхностью А 400 С (А 500 С), прекрасно варится. С помощью точечной сварки достигается надежная фиксация стальных элементов, диаметр которых достигает 2.5 см.

В целом, сварка металлической арматуры значительно упрощает процесс обустройства фундаментного основания в целом. Выполнение работ лучше доверить опытному сварщику или организовать сборку на предприятии. Неумелыми действиями можно вызвать явления негативного характера, к которым относятся:

• нарушение структуры металлических стержней;
• понижение показателя прочности.

Преимущества и недостатки

Чтобы окончательно разбираться в вопросе, можно ли варить арматуру для фундамента, следует узнать все положительные и негативные моменты данного варианта соединения.

Сваренная в промышленных цехах система для фундаментной основы существенно сокращает сроки проведения строительства, позволяя оперативно производить монтаж каркасных систем и сеток в фундаментное тело. Отметим, что сварные изделия отличаются следующими положительными характеристиками:

• позволяют создавать прочную и надежную основу, воспринимающую значительные нагрузки;
• увеличивают показатель жесткости готового пространственного модуля;
• сокращаются финансовые затраты на расходные материалы;
• за короткий промежуток времени подготавливается каркасная основа, обладающая высоким показателем прочности.

Есть и отрицательные моменты:

• соединение арматуры сваркой не рекомендуется использовать в сейсмически неустойчивых регионах, на сложных почвенных составах с продолжительной усадкой;
• в разогреваемой точке понижается прочность металла, арматура приобретает хрупкость;
• соединения, выполненные сварным способом, на изгиб действуют плохо, от используемых для уплотнения вибраторов структура элементов деформируется.

Выбор арматуры

Элементы для армирования фундаментной основы представлены металлическими прутьями, имеющими гладкую либо ребристую поверхность. Их размещают внутри конструкций из бетона, чтобы увеличить показатель их прочности и сопротивляемость воздействиям негативного характера.

На сегодняшний день такие прутья чаще всего изготавливают из стали, но встречаются элементы из новых материалов, отличающихся большей прочностью. Одним из таких примеров является стеклопластик.

Помимо этого, изделия из арматуры отличаются толщиной прутов, значение которой варьируется в пределах пяти – двадцати пяти миллиметров. Окончательный выбор арматуры при строительстве того или иного объекта основан на предполагаемой нагрузке на фундаментное основание и иных факторах.

Прутья, из которых устраивается арматурная конструкция, соединяются между собой, чтобы увеличить прочность фундамента. Отметим, что арматура с ребристой поверхностью в большинстве случаев применяется в качестве основной для перераспределения нагрузочных воздействий, создаваемых сооружением и грунтовым составом. С помощью гадких прутков обеспечивается необходимая ориентация для ребристых элементов внутри фундаментной основы.

Арматура с ребристой или гладкой поверхностью должна быть скреплена между собой, поэтому следует знать, как варить арматуру для фундамента.

Можно ли варить арматуру для фундамента

Сегодня сварку арматуры для фундамента используют достаточно часто. Данный способ соединения металлических прутьев каркасной системы применяется при строительстве многоэтажных объектов, на фундаментные основы которых приходятся существенные нагрузочные воздействия. Это объясняет необходимость достижения повышенного показателя прочности в точках соединений.

Сварной арматурный металл, изготовленный из проволоки с рифленой поверхностью А 400 С (А 500 С), прекрасно варится. С помощью точечной сварки достигается надежная фиксация стальных элементов, диаметр которых достигает 2.5 см.

В целом, сварка металлической арматуры значительно упрощает процесс обустройства фундаментного основания в целом. Выполнение работ лучше доверить опытному сварщику или организовать сборку на предприятии. Неумелыми действиями можно вызвать явления негативного характера, к которым относятся:

• нарушение структуры металлических стержней;
• понижение показателя прочности.

Преимущества и недостатки

Чтобы окончательно разбираться в вопросе, можно ли варить арматуру для фундамента, следует узнать все положительные и негативные моменты данного варианта соединения.

Сваренная в промышленных цехах система для фундаментной основы существенно сокращает сроки проведения строительства, позволяя оперативно производить монтаж каркасных систем и сеток в фундаментное тело. Отметим, что сварные изделия отличаются следующими положительными характеристиками:

• позволяют создавать прочную и надежную основу, воспринимающую значительные нагрузки;
• увеличивают показатель жесткости готового пространственного модуля;
• сокращаются финансовые затраты на расходные материалы;
• за короткий промежуток времени подготавливается каркасная основа, обладающая высоким показателем прочности.

Есть и отрицательные моменты:

• соединение арматуры сваркой не рекомендуется использовать в сейсмически неустойчивых регионах, на сложных почвенных составах с продолжительной усадкой;
• в разогреваемой точке понижается прочность металла, арматура приобретает хрупкость;
• соединения, выполненные сварным способом, на изгиб действуют плохо, от используемых для уплотнения вибраторов структура элементов деформируется.

Выбор арматуры

Элементы для армирования фундаментной основы представлены металлическими прутьями, имеющими гладкую либо ребристую поверхность. Их размещают внутри конструкций из бетона, чтобы увеличить показатель их прочности и сопротивляемость воздействиям негативного характера.

На сегодняшний день такие прутья чаще всего изготавливают из стали, но встречаются элементы из новых материалов, отличающихся большей прочностью. Одним из таких примеров является стеклопластик.

Помимо этого, изделия из арматуры отличаются толщиной прутов, значение которой варьируется в пределах пяти – двадцати пяти миллиметров. Окончательный выбор арматуры при строительстве того или иного объекта основан на предполагаемой нагрузке на фундаментное основание и иных факторах.

Прутья, из которых устраивается арматурная конструкция, соединяются между собой, чтобы увеличить прочность фундамента. Отметим, что арматура с ребристой поверхностью в большинстве случаев применяется в качестве основной для перераспределения нагрузочных воздействий, создаваемых сооружением и грунтовым составом. С помощью гадких прутков обеспечивается необходимая ориентация для ребристых элементов внутри фундаментной основы.

Арматура с ребристой или гладкой поверхностью должна быть скреплена между собой, поэтому следует знать, как варить арматуру для фундамента.

Рекомендованный вариант арматуры, применяемой для обустройства бетонной основы – А 500 С. Лучше всего пользоваться круглыми прутьями, а при устройстве неглубоких фундаментных лент – прямоугольными пластинами.

Необходимо учесть одну особенность – от размера сечения арматуры зависит прочность будущего каркаса. Кроме того, при выборе учитывается длина прутьев, по параметрам которой можно определить расход металлических изделий.

При строительстве частного дома разрешается использовать арматуру, диаметр которой варьируется в пределах десяти – шестнадцати миллиметров. В фундаментные основания, строящиеся по слабонесущим почвенным составам, закладываются металлические прутья, толщина которых не менее 1.6 см.

Материалы и оборудование

Продолжая разбираться в вопросе, нужно ли сваривать арматуру для фундамента, необходимо уделить свое внимание используемым с этой целью устройствам и расходным материалам.

Рекомендуется использовать инвертор, выполняющий контактную сварку и работающий на постоянном электротоке. Он значительно эффективней своих трансформаторных аналогов, которым необходим ток переменного значения.

Полуавтоматический агрегат работает со специальными электродами, способными варить в среде, насыщенной защитными газами. Оборудование имеет специальный механизм с защитными свойствами, подающий электроды в автоматическом режиме.

Недорогим, но устаревшим вариантом является сварочный трансформатор, соединяющий арматуру при помощи электродов, на которые поступает переменный ток. Такой тип оборудования работает через выпрямитель, преобразующего переменный ток в постоянный. Как и прочее оборудование, агрегаты для контактной сварки делятся на две группы – профессиональные устройства и бытовые.

Электроды, которыми выполняется сварка, меняют химический состав соединительного шва. В основе таких элементов заложены металлические стержни, покрытые особым составом, сгорающим во время проведения сварных работ.

Такой расходный материал отличается маркировкой:

• «У» – контактная сварка разрешена для изделий из низколегированного металла;
• «Л» – можно формировать каркасы из легированного металла;
• «Т» – свариваются теплоустойчивые сплавы;
• «В» – такие электроды рекомендуются для стыковки высоколегированных стальных изделий;
• «Н» – с их помощью наплавляются дополнительные слои.

Кроме рассмотренного здесь расходного материала, во время сварки используют сплошную или порошковую проволоку, с помощью которой формируются наплавленные швы.

В порошковой проволоке имеется особый состав, облегчающий формирование шва и повышающий его качественный уровень. Диаметр такой проволоки варьируется в пределах 0.3 – 12 мм.

Для полуавтоматического агрегата рекомендуется использовать проволоку 0.3 – 1.6 мм.

Тонкости сварных работ

Чтобы полностью развеять миф, почему нельзя варить арматуру в фундаменте, необходимо знать особенности выполнения всех действий.

Изначально готовится арматура нужного диаметра и длины, соответствующая проектному заданию на обустройство фундаментного каркаса. После этого предстоит следующий алгоритм действий:

• приобретенный материал проверяется на качество;
• выполняется отбраковка, в процессе которой определяются металлические заготовки, характеристики которых не соответствуют требованиям нормативных документов;
• стальные стержни зачищаются от коррозии, рихтуются, покрываются абразивным составом, режутся на заготовки требуемых размеров;
• все элементы будущей каркасной конструкции соединяются в общей плоскости легкими прихватками сварочным агрегатом, окончательная фиксация выполняется позже;

• заготовки будущей каркасной части фиксируют специальными кондукторами на расстояниях, определяемых проектными чертежами;
• конструкции прихватываются сваркой, уточняется соответствие параметров рамы данным проектной документации;
• заключительный рабочий этап – окончательная сварка каркаса.

Соблюдая технологические этапы сварки арматурных прутьев на строительной площадке, помните, что лучше использовать специальный агрегат для инверторной сварки.

Главными показателями режимов во время работы сварочного аппарата считаются:

• сечение электрода;
• величина рода и полярности электрического тока;
• показатель напряжения электродуги;
• скорость выполнения сварочных работ;
• количество подходов.

При контактном способе сварки и определении ее рабочего параметра основным показателем считают силу используемого тока, от которого полностью зависят качественные характеристики получаемого сварного шва и показатель производительности работ.

Выбор диаметра электрода выполняется с учетом толщины соединяемого металла. Необходимо помнить, что рабочий режим основан на уровне электрического тока. Когда используемый электрод толще четырех миллиметров, рекомендуется понизить стандартный показатель тока на десять – пятнадцать процентов. Определяясь с режимом полярности, отдавайте предпочтение обратной. В связи с тем, что при работе на постоянном электротоке активно вырабатывается тепловая энергия, возрастает вероятность того, что в металлическом материале появятся прожоги.

Новейшие сварочные агрегаты могут преобразовывать переменный электрический ток, и после включения соответствующего режима электроток, поступающий на электродный стержень, превращается в постоянный.

Выбирая скоростной режим, проследите, чтобы ванна, наполняемая раскаленной сталью, располагалась выше поверхности кромок. Лучше всего подбирать режим, при котором ширина сварочного шва в полтора – два раза превышает диаметр электродного стержня.

Собрав арматурную конструкцию, предназначенную для устройства фундамента, необходимо провести несложное испытание. На поверхность каркаса укладывается доска, по которой начинает ходить человек. Если каркасная система собрана по проектным чертежам, от веса она не будет изгибаться.

Перед тем, как начать подавать бетонную смесь, арматурная система дополнительно укрепляется, чтобы надежно зафиксироваться в фундаментном теле.

Заключение

Повторимся, что вопрос, почему нельзя сваривать арматуру для фундамента, однозначного ответа не имеет. Одни строители подобный способ соединения металла использовать не рекомендуют, вторые утверждают, что ничего страшного в этом нет, и каркас получается прочным и надежным. Окончательное решение необходимо принимать с учетом характеристик строящегося здания и факторов воздействия на фундамент.

Арматура в фундаменте: варить или вязать

Арматура в фундаменте: варить или вязать. При возведении дома нужно обязательно определиться – можно ли сваривать арматуру для фундамента в каждом конкретном случае. Уже на этапе проектирования надо учесть целый ряд условий, которые в совокупности ответят на вопрос: вязать или сваривать обязательный пояс жесткости.

Что говорят сборники правил СНиП 52-01-2003 ГОСТ 14098-91 ГОСТ 10922-2012

1. Существенные причины выбора арматура под заливку. Выбор будет зависеть не только от объективных факторов, которые закладываются исходя из требований СНиП для фундамента. В большинстве случаев весомую роль играют возможности, сроки, предполагаемый бюджет. Выполнение некоторых операций с должным качеством можно обеспечить только соответствующей квалификацией исполнителя. Необходимо тщательно просчитать, выбрать, заготовить все расходные материалы и инструмент. Для сварки это один набор, если требуется вязать – другой.

Влияющие условия Сгруппировать причины, влияющие на особенности процесса крепления составляющих деталей каркаса,можно по таким группам:
I. Природные. При проектировании ленточного фундамента с использованием бетона (железобетона) исходят из СНиП 52−01−2003. Для компенсации возникающих нагрузок закладывают нижний пояс, более широкий, затем верхний. Сплошное армирование требуется в случае возведения заглубленной бетонной стены. На подвижных грунтах арматуру нельзя сваривать. Усадка при застывании бетона деформирует конструкцию. Сварные соединения могут разрушиться.
II. Характеристика здания. Многоэтажные здания с глубокозаглубленными фундаментами требуют соблюдения высоких темпов строительства при выполнении большого объема работ. Применяют сварную сборку каркаса. Для домов с мелкозаглубленными фундаментами лучше вязать соединения и пересечения. Иногда необходимо делать это прямо по линии заливки раствором.
IV. Оборудование. Сварочный аппарат должен иметь плавную регулировку силы тока. Дуга не должна чрезмерно выжигать металл. Это значительно снижает несущую способность конструкции. Применяя строительный вязальный крючок и кусачки можно сократить, а то и вовсе исключить затраты электроэнергии и увязать все проволокой.
V. Исполнитель. Выполнение качественной работы требует специалиста высокого уровня квалификации– сварщик. Переделать вряд ли получится.

Что говорят сборники правил. Регламентирующие требования для расчета проекта собраны в следующих документах: СНиП 52-01-2003.

«8.2.3. Сварные арматурные изделия (сетки, каркасы) следует изготавливать с помощью контактно-точечной сварки или иными способами, обеспечивающими требуемую прочность сварного соединения и не допускающими снижения прочности соединяемых арматурных элементов (ГОСТ 14098, ГОСТ 10922)».

«Кроме требований по прочности на растяжение к арматуре предъявляют требования по дополнительным показателям, определяемым по соответствующим стандартам: свариваемость, выносливость, пластичность, стойкость против коррозионного растрескивания, релаксационная стойкость, хладостойкость, стойкость при высоких температурах, относительное удлинение при разрыве и др. К неметаллической арматуре (в том числе фибре) предъявляют также требования по щелочестойкости и адгезии к бетону».

ГОСТ 14098-91 Нормативы по исполнению соединительных швов электросваркой. «На конструкции сварных соединений, не предусмотренные настоящим стандартом, следует разрабатывать рабочие чертежи с технологическим описанием условий сварки и ведомственный нормативный документ, учитывающий требования действующих стандартов и утвержденный в установленном порядке».

ГОСТ 10922-2012 Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные и механические соединения для железобетонных конструкций. Общие технические условия. «Смятие стержней электродами на глубину более 0,1 номинального диаметра стержня, оплавление и поджоги ребер периодического профиля стержней не допускаются».

Особенности технологии методом сварки. Изменение свойств у свариваемого материала может оказаться несущественным для несущей способности фундамента. Соблюдение технологии работ, подбор марки материалов позволяют значительно сократить срок монтажа. На удаленных площадках практикуется предварительно варить следующие элементы:

Каркас; Сетку; Стержни. Их собирают в плитовой, ленточный фундамент или вертикальными колоннами (столбами). На площадке можно не только удобно расположиться сварщику, но провести осмотр качества шва, соблюдения геометрических параметров каркаса, дефектов, искривлений. Для увеличения площади соприкосновения круглых прутков используют спрямление поверхности в месте контакта шлифовальным инструментом. Способ не приводит к чрезмерному перегреву металла. Сборка фрагментов в целую конструкцию, выполняется внахлест из расчета не менее 10 диаметров прута. Перед сваркой проводится очистка поверхности от ржавчины, окалины, грата, грязи.

Для сваривания пригодна арматура, маркированная в конце буквой С (например, А500С). Нельзя использовать метод сварки для Ø свыше 20 мм.

На рынке можно встретить как старую маркировку изделий Ст3, так и по новым стандартам – начинающуюся с буквы А (марки А400С, А500С). Они относятся к свариваемому классу. Использовать: распространенный класс A400 AIII – недопустимо, так как при сильном нагреве их металл значительно утрачивает свою прочность и стойкость к коррозии. Такую марку вяжут. Электроды на практике выбирают по отношению к диаметру свариваемых фрагментов. Если Ø больше 14 мм, то электрод берем 4 мм, если меньше – 3 мм.

Развитие массового ускоренного строительства дало широкое применение сварочного способа изготовления стальных каркасов. Наличие штата аттестованного персонала, стандартного оборудования, сертифицированных материалов сделало этот метод дешевым и стандартизованным.

Проблема с железобетоном

Сам по себе бетон является очень прочным строительным материалом. Великолепный Пантеон в Риме, крупнейший в мире купол из неармированного бетона, находится в отличном состоянии спустя почти 1900 лет. И все же многие бетонные конструкции прошлого века — мосты, шоссе и здания — рушатся. Многие бетонные конструкции, построенные в этом столетии, к его концу устареют.

Учитывая сохранившиеся древние постройки, это может показаться любопытным.Решающее отличие заключается в современном использовании стальной арматуры, известной как арматура, скрытая внутри бетона. Сталь в основном состоит из железа, и одно из неизменных свойств железа — то, что оно ржавеет. Это ухудшает долговечность бетонных конструкций, что затрудняет обнаружение и требует затрат на ремонт.

Хотя ремонт может быть оправдан для сохранения архитектурного наследия знаковых зданий 20-го века, например, спроектированных пользователями железобетона, такими как Фрэнк Ллойд Райт, сомнительно, будет ли это доступным или желательным для подавляющего большинства сооружений.Писатель Роберт Курланд в своей книге «Бетонная планета» оценивает затраты на ремонт и восстановление бетонной инфраструктуры только в Соединенных Штатах в триллионы долларов, которые будут оплачиваться будущими поколениями.

Для замены старых мостов нужны новые деньги. 1stPix Фила / Flickr.com, CC BY-NC

Стальная арматура была революционным нововведением 19 века. Стальные стержни добавляют прочности, позволяя создавать длинные консольные конструкции и более тонкие плиты с меньшей опорой.Это сокращает время строительства, поскольку для заливки таких плит требуется меньше бетона.

Эти качества, продвигаемые напористым, а иногда и двуличным продвижением бетонной промышленности в начале 20 века, привели к его огромной популярности.

Железобетон конкурирует с более прочными строительными технологиями, такими как стальной каркас или традиционные кирпичи и строительный раствор. Во всем мире он заменил экологически чувствительные, низкоуглеродные варианты, такие как сырцовый кирпич и утрамбованную землю — исторические практики, которые также могут быть более долговечными.

Инженеры начала 20 века думали, что железобетонные конструкции прослужат очень долго — возможно, 1000 лет. На самом деле продолжительность их жизни больше примерно 50-100 лет, а иногда и меньше. Строительные нормы и правила обычно требуют, чтобы здания сохранялись в течение нескольких десятилетий, но ухудшение состояния может начаться всего через 10 лет.

Многие инженеры и архитекторы указывают на естественную близость стали и бетона: они имеют схожие характеристики теплового расширения, а щелочность бетона может помочь предотвратить ржавчину.Но по-прежнему отсутствуют сведения об их составных свойствах — например, в отношении изменений температуры, связанных с воздействием солнца.

Многие альтернативные материалы для армирования бетона, такие как нержавеющая сталь, алюминиевая бронза и фибро-полимерные композиты, пока не получили широкого распространения. Доступность простой стальной арматуры привлекает девелоперов. Но многие проектировщики и разработчики не принимают во внимание дополнительные расходы на обслуживание, ремонт или замену.

Дешево и эффективно, по крайней мере, в краткосрочной перспективе. Луиджи Кьеза / Wikimedia Commons, CC BY-SA

Существуют технологии, которые могут решить проблему коррозии стали, например, катодная защита, при которой вся конструкция подключается к антикоррозийному электрическому току. Существуют также интересные новые методы контроля коррозии с помощью электрических или акустических средств.

Другой вариант — обработать бетон составом, ингибирующим ржавчину, хотя он может быть токсичным и не подходящим для зданий.Есть несколько новых нетоксичных ингибиторов, включая соединения, извлеченные из бамбука, и «биомолекулы», полученные из бактерий.

По сути, однако, ни одно из этих достижений не может решить врожденную проблему, заключающуюся в том, что использование стали внутри бетона разрушает его потенциально большую долговечность.

Экологические затраты на реконструкцию

Это имеет серьезные последствия для планеты. Бетон является третьим по величине источником выбросов углекислого газа после автомобилей и угольных электростанций.Только на производство цемента приходится примерно 5% мировых выбросов CO₂. Бетон также составляет самую большую долю отходов строительства и сноса и составляет около трети всех отходов свалок.

Переработка бетона сложна и дорога, снижает его прочность и может катализировать химические реакции, ускоряющие распад. Миру необходимо сократить производство бетона, но это будет невозможно без строительства долговечных конструкций.

Рекультивация арматуры: дорогостоящая работа.Анна Фродезиак / Wikimedia Commons

В недавней статье я предполагаю, что повсеместное признание железобетона может быть выражением традиционного, доминирующего и, в конечном счете, разрушительного взгляда на материю как на инертную. Но железобетон на самом деле не инертен.

Бетон обычно воспринимается как каменный, монолитный и однородный материал. Фактически, это сложная смесь вареного известняка, глиноподобных материалов и широкого спектра каменных или песчаных заполнителей.Сам известняк представляет собой осадочную породу, состоящую из раковин и кораллов, на формирование которых влияют многие биологические, геологические и климатологические факторы.

Это означает, что бетонные конструкции, несмотря на все их каменные поверхностные качества, на самом деле состоят из скелетов морских существ, вымоченных в скалах. Этим морским существам требуются миллионы и миллионы лет, чтобы жить, умереть и превратиться в известняк. Этот временной масштаб резко контрастирует с продолжительностью жизни современных зданий.

Сталь также часто считается инертной и упругой. Такие термины, как «железный век», предполагают древнюю долговечность, хотя артефакты железного века сравнительно редки именно потому, что они ржавеют. Если видна строительная сталь, ее можно обслуживать, например, если мост Харбор-Бридж в Сиднее неоднократно красится и перекрашивается.

Однако, когда сталь заделана в бетон, она скрыта, но тайно активна. Влага, проникающая через тысячи крошечных трещин, вызывает электрохимическую реакцию.Один конец арматурного стержня становится анодом, а другой — катодом, образуя «батарею», которая обеспечивает преобразование железа в ржавчину. Ржавчина может расширять арматурный стержень в четыре раза, увеличивая трещины и заставляя бетон расколоться в процессе, называемом скалыванием, более известным как «рак бетона».

Конкретный рак: некрасиво. Саранг / Wikimedia Commons

Я предлагаю изменить наше мышление и признать бетон и сталь яркими и активными материалами.Это не случай изменения каких-либо фактов, а скорее переориентация того, как мы понимаем эти факты и действуем в соответствии с ними. Чтобы избежать отходов, загрязнения окружающей среды и ненужного восстановления, потребуется мыслить далеко за рамки дисциплинарных представлений о времени, и это особенно верно для строительной отрасли.

Разрушенные цивилизации прошлого показывают нам последствия краткосрочного мышления. Мы должны сосредоточиться на строительстве структур, которые выдержат испытание временем, чтобы не получить громоздкие, заброшенные артефакты, которые не больше подходят для своего первоначального назначения, чем статуи острова Пасхи.

Почему бетон армируют сталью: полное руководство

Железобетон — один из самых распространенных строительных материалов в мире. Однако сам по себе бетон на самом деле намного более хрупкий, чем можно было ожидать, и вряд ли пригоден для каких-либо целей, кроме очень небольшого числа ограниченных областей применения. Однако при армировании сталью бетон можно использовать для изготовления плит, стен, балок, колонн, фундаментов, рам и многого другого.

Бетон устойчив только к силам сжатия и имеет низкую прочность на разрыв и пластичность.Армирующие материалы необходимы, чтобы выдерживать сдвиговые и растягивающие усилия на бетон. Сталь используется, потому что она хорошо сцепляется с бетоном, а также расширяется и сжимается под действием температуры с одинаковой скоростью.

Если вы углубитесь в науку о том, как сталь и бетон ведут себя по отдельности, вы быстро увидите, что их свойства дополняют друг друга, что делает их уникальными для совместного использования. Их комбинированные свойства полезны в том смысле, что железобетон является чудесным материалом, из которого строятся впечатляющие конструкции, такие как плотина Гувера.

Нужно ли армировать бетон сталью?

Бетон выглядит чрезвычайно прочным. По сути, это камень, который выращивают из порошковой смеси. В некотором смысле бетон действительно очень прочный, но только если давление прилагается в одном конкретном направлении. Когда сила прилагается в любом другом направлении, что чаще всего имеет место в большинстве строительных приложений, бетон оказывается на удивление хрупким.

Существует три основных типа стресса:

1. сжатие (сдвигание),
2. растяжение (растяжение) и
3. сдвиг (скольжение по линии или плоскости).

Бетон прочен против сил или сжатия, но слаб против сил растяжения и сдвига. С другой стороны, сталь устойчива ко всем трем типам напряжений.

1. Сжатие

Бетон устойчив к силам сжатия. Вот почему это такая мощная база. Даже в древние времена римские строители могли использовать ранние формы бетона (который никак не укреплялся) для таких конструкций, как купола, акведуки, арены и колизеи.

Во всех этих ранних примерах бетон использовался только таким образом, чтобы использовать его прочность по отношению к силам сжатия. Вес конструкции только давил на бетон, который сдвигал бетон вместе и который бетон мог легко выдержать.

Тот факт, что древние римские сооружения, такие как Колизей и Парфенон, простояли тысячи лет, свидетельствует о прочности бетона на сжатие. Даже цилиндр, сделанный из цементной смеси с большим количеством воды, может выдержать давление сжатия 1000 фунтов (450 кг).Другие смеси выдерживают даже большее давление.

2. Натяжение

Натяжение фактически противоположно сжатию в том смысле, что это сила, которая раздвигает объект. Бетон является слабым по отношению к силам растяжения, а это означает, что он имеет низкую прочность на разрыв.

Когда цилиндр, сделанный из той же самой высоководной смеси бетона, описанной выше, был испытан путем подвешивания к нему груза, образец сломался, когда было подвешено около 80 фунтов (36 кг). Это означает, что бетон менее чем на 10 процентов противостоит силам растяжения и сжатию.

Может быть не сразу очевидно, почему это проблема использования бетона в качестве строительного материала. Похоже, это всего лишь указывает на то, что бетон не следует использовать в качестве веревки. Однако, если вы посмотрите на внутренние напряжения в бетоне, вы увидите, что при сжатии часто возникает также и растяжение.

Представьте себе горизонтальную бетонную балку, на которую сверху оказывается давление. Это было бы похоже на прогулку по бетонному второму этажу. В верхней части бетонной балки действует сила сжатия, так как бетон прижимается друг к другу.Однако внизу, когда балка изгибается, бетон разрывается под действием силы натяжения. Вот где не получается простой бетон.

3. Сдвиг

Бетон также является слабым по отношению к силам сдвига, которые заставляют материал перемещаться по линии или плоскости. Неармированная бетонная стена рухнет, если на нее будет воздействовать слишком большая сила сдвига от:

• Ветер
• Землетрясения
• Напряжение сдвига

Как мы видим, простой бетон полезен, если вы прикладываете вес только непосредственно к нему, например к основанию статуи.Однако современные здания должны выдерживать давление со стороны источников многих типов во всех направлениях. Без армирования простой бетон в этих условиях просто выйдет из строя.

Типы отказов

Когда обычный бетон выходит из строя, это происходит внезапно. В один момент бетон не поврежден, а в следующий момент, когда сила больше, чем он может выдержать, он крошится или разваливается на куски. Это внезапное разрушение известно как хрупкое разрушение .

Основным недостатком этого типа неисправности является отсутствие визуальных предупреждающих знаков. Если вы не знаете удельную прочность материала и активно не измеряете величину напряжения, приложенного к материалу (условия, которые абсолютно невозможны за пределами лабораторных условий), невозможно предсказать отказ.

Железобетон, с другой стороны, испытывает разрушение пластичной формы . Это означает, что трещины начинают образовываться еще до того, как бетон полностью разрушится.Это связано с тем, что, хотя бетон был растянут дальше, чем он может стоять отдельно, стальная арматура по-прежнему удерживает конструкцию вместе.

Если конструкция подвергается только сжимающим силам (например, плита пола), эти трещины могут не иметь большого значения. Если вода не проникает в трещину и не разрушает конструкцию из-за ржавчины арматуры или расширения трещины при замерзании, трещины просто сожмутся друг с другом путем дальнейшего сжатия. В других случаях трещины означают необходимость ремонта участка.

Почему используется сталь

Как мы узнали, простой бетон полезен только в очень ограниченных областях, поскольку он устойчив к силам сжатия, но слаб против сил растяжения и сдвига. Чтобы бетон был таким же универсальным, он должен быть усилен материалом, который преодолевает эти недостатки. Сталь используется для армирования бетона чаще, чем любой другой материал.

Причина, по которой сталь используется для армирования бетона, заключается в том, что сталь обладает рядом свойств, которые делают ее особенно подходящей для этого применения.

Сталь очень пластичная

Пластичность — это мера того, насколько материал может подвергнуться деформации перед разрушением. Бетон имеет очень низкую пластичность. Если вы скручиваете кусок бетона с достаточной силой, он рассыпается у вас в руках. Например, древесина довольно пластична, так как ее можно немного согнуть, прежде чем она сломается. Однако сталь очень пластичная. Если вы его согнете, он просто останется согнутым.

Пластичность стали полезна перед заливкой цемента, потому что ее можно согнуть, придав ей любую форму, которая лучше всего поддерживает заливку.Благодаря этому легко создать сетку из арматурной арматуры любой формы, необходимой для конструкции здания.

Пластичность стали

также полезна, если она входит в состав железобетона. Когда к конструкции приложено достаточно силы, чтобы ее деформировать, бетон может треснуть, но стальная арматура останется неизменной в деформированной форме. Часто сталь все еще может поддерживать конструкцию до тех пор, пока ее не отремонтируют или не заменит.

Бетон и сталь имеют одинаковые коэффициенты теплового расширения

Когда твердые тела нагреваются, молекулы внутри материалов движутся быстрее.Эти более активные атомы занимают больше места, чем быстрее они движутся, поэтому каждая молекула и, следовательно, материал в целом расширяются. Обратное происходит, когда твердое тело охлаждается. В конечном итоге твердые частицы расширяются при нагревании и уменьшаются в размерах при охлаждении.

Хотя это универсально верно для твердых тел, это происходит с разной скоростью для разных материалов. По очень случайному совпадению, сталь и бетон имеют очень похожие коэффициенты теплового расширения. Это означает, что когда они подвергаются воздействию тепла (или холода), они расширяются (или сжимаются) практически с одинаковой скоростью.

Если бы это было не так, сталь была бы плохим выбором для армирования бетона. Представьте, например, корн-дог. Если при приготовлении хот-дог увеличится в размере вдвое, а кукурузный хлеб только немного подрастет, хот-дог быстро прорвется через кукурузную муку. И наоборот, если кукурузный хлеб расширяется быстрее, чем хот-дог, вокруг приготовленного хот-дога будет большой воздушный карман.

В то время как любой из этих сценариев приведет к структурно слабой корн-доге, это не то, что происходит в случае бетона, армированного сталью.Два материала расширяются и сжимаются почти с одинаковой скоростью, обеспечивая прочное соединение при любой температуре.

Сталь подвергается той же деформации, что и бетон

Связь между бетоном и сталью настолько прочна, что железобетон действует как новый, более прочный материал, чем просто комбинация бетона и стали. Это еще больше усиливается за счет создания арматурного стержня с множеством выступов, вокруг которых цемент приобретет твердость при высыхании.

Другие причины использования стали включают:

1. Легко сваривается
2. Легко перерабатывается
3. Дешево и доступно .

1. Сталь легко сваривается

Поскольку железобетон используется во многих различных ситуациях, часто бывает необходимо построить довольно сложные внутренние каркасы из стальной арматуры перед заливкой цемента. Даже если форма не уникальна, размер проекта может потребовать, чтобы арматурный стержень перекрывал длину, намного превышающую возможную для изготовления.

В этих сценариях стальную арматуру можно сварить, чтобы опора надежно находилась там, где она необходима.Сталь — один из наиболее часто свариваемых металлов, поскольку она легко плавится, не прожигая и не передавая тепло слишком далеко от места сварки. Этот процесс также не оказывает негативного влияния на свойства, которые делают его таким хорошим выбором для армирования бетона.

2. Сталь легко перерабатывать

Железобетон рассчитан на долгие годы, что делает его отличным строительным материалом для долговечных конструкций. Однако, когда настанет время демонтажа, вам будет приятно узнать, что его также легко переработать.

При наличии надлежащего оборудования железобетон можно легко измельчить, чтобы отделить стальную арматуру от бетона. Бетон может быть дополнительно измельчен и повторно использован как часть смеси крупных и мелких заполнителей, составляющих от 60 до 75 процентов цементной смеси. Сталь можно переплавить и преобразовать в новую стальную арматуру для усиления следующего проекта.

3. Сталь дешевая и высокодоступная

Довольно удачно, что металл, обладающий столькими полезными свойствами для армирования бетона, также недорог и в изобилии.Если бы все эти совместимые функции были у золота или бриллиантов, это, вероятно, не было бы таким полезным.

Сталь

, однако, легко доступна по относительно низкой цене.

Бетон предварительно и после напряженного состояния

Каким бы прочным ни был железобетон, он все же может треснуть. Хотя этот вязкий режим разрушения не приводит к немедленному разрушению конструкции (в отличие от хрупкого разрушения), это первая фаза разрушающего процесса, известного как «скалывание».

Когда вода просачивается в трещины в железобетоне, она может повредить структурную целостность здания тремя способами.

1. Поскольку жидкость может заполнить любой карман, в который ей разрешено, вода может легко просочиться и заполнить любые трещины в железобетоне. Если температура упадет ниже 32 градусов по Фаренгейту (0 градусов по Цельсию), он замерзнет.

Когда вода замерзает, она образует структуру из переплетенных кристаллов льда.Эти кристаллы льда занимают больше места, чем молекулы жидкой воды, а это означает, что лед занимает больше места, чем вода. Это означает, что когда вода замерзает, она давит на бетон и расширяет трещины еще шире.

Когда лед тает, трещина становится шире, позволяя большему количеству воды заполнить промежуток, который затем замерзает, чтобы расшириться еще больше. Этот цикл не только физически раздвигает бетон, но и позволяет все большему и большему количеству воды проникать в конструкцию, увеличивая количество повреждений, вызванных двумя другими формами повреждений.

2. Со временем трещины станут достаточно широкими и глубокими, чтобы вода и воздух достигли стальной арматуры, встроенной в железобетон. Это обнажение может привести к коррозии арматуры. В присутствии воды кислород воздуха взаимодействует с железом в стали, образуя ржавчину.

Отслаивающееся покрытие на поверхности ржавой арматуры не защищает внутренние слои железа от процесса коррозии (способ, которым образование слоя патины предотвращает дальнейшую коррозию медных поверхностей), поэтому арматуру можно постоянно ухудшается до тех пор, пока он не перестанет выдерживать силы натяжения, действующие на конструкцию.

Верным признаком того, что происходит коррозия этого типа, является появление на бетоне коричневых пятен. Этот цвет возникает из-за того, что частицы ржавчины становятся коричневыми и стекают через трещины в железобетоне.

3. Когда вода проникает в железобетон, она может изменить pH-баланс окружающей среды и вызвать химические реакции в бетоне. Этот риск усугубляется тем фактом, что на дорожных покрытиях и мостах использование соли для удаления льда с дорог зимой означает, что проникающая вода, скорее всего, будет сильно щелочной.

Эти щелочи в воде могут реагировать с кремнеземом в заполнителях бетона, вызывая образование новых кристаллов. Эти новые кристаллы занимают место и физически раздвигают железобетон так же, как замерзающий лед в примере 1. Разница в том, что кристаллы не тают, поэтому бетон непрерывно раздвигается.

Понятно, что железобетон лучше не растрескивать. Однако, поскольку сталь очень пластичная, она будет растягиваться или гнуться, что приведет к растрескиванию окружающего бетона.Это, конечно, если только что-то не будет сделано для предотвращения такого поведения стали.

Предварительно напряженный бетон

Чтобы предотвратить растрескивание, стальную арматуру можно растянуть перед заливкой цемента. Это называется предварительным напряжением (или предварительным напряжением), потому что оно добавляет усилие натяжения к стали до того, как будет сформирован армированный бетон. Таким образом, сталь находится в постоянном состоянии, возвращаясь к своей естественной форме, притягивая окружающий бетон внутрь под действием силы сжатия.

Сохранение бетона в этом предварительно напряженном состоянии фактически делает его более прочным, потому что бетон устойчив к силам сжатия. Это что-то вроде мышцы, которая в напряжении сильнее.

Предварительное напряжение железобетона делает материал более прочным по двум причинам.

1. Меньше вероятность образования трещин. Поскольку сталь уже стягивает бетон, ей не разрешается растягиваться так далеко, как если бы сталь не была предварительно напряжена.
2. Любые образовавшиеся трещины постоянно закрываются силой стали, пытающейся вернуться в расслабленное состояние. Это ограничивает количество воды, которая может проникнуть в железобетон и вызвать коррозию.

Бетон после напряженного состояния

Такого же эффекта можно добиться, затягивая сталь после того, как бетон начал затвердевать. Кажется, что бетон затвердевает в течение нескольких часов, но на самом деле для правильного отверждения требуется около месяца, и он продолжает затвердевать и укрепляться в течение как минимум пяти лет после заливки.

Предварительно напряженный и пост-напряженный бетон не только приводит к меньшему растрескиванию, он на самом деле настолько прочнее, чем обычный железобетон, что меньшие и более тонкие участки предварительно напряженного или пост-напряженного бетона могут нести ту же нагрузку, что и ненагруженный железобетон.

Почему бы просто не использовать сталь?

Если вы посмотрите на особенности того, как работает железобетон, вы можете начать задумываться, почему мы вообще пытаемся использовать бетон в процессе. Бетон, в конце концов, силен только против сил сжатия, а сталь — против:

• Сжатие
• Растяжение
• Сдвиг

Фактически, сталь в 100–140 раз прочнее бетона по прочности на разрыв.

Обычный бетон сам по себе не очень полезен. Только железобетон и предпочтительно предварительно напряженный (или пост-напряженный) бетон является чудесным строительным материалом, о котором мы думаем, когда представляем себе современную архитектуру. Поскольку бетон на самом деле относительно бесполезен без стальной арматуры, почему бы просто не построить его из стали?

Бетон предлагает множество преимуществ для строительства, которые делают его лучшим строительным материалом, чем обычная сталь.

1. Коррозия
2. Вес
3. Стоимость

1.Коррозия

Как мы видели, когда сталь подвергается воздействию воздуха и влаги, она ржавеет. Хотя существуют способы предотвращения этого окисления, они требуют гораздо большего ухода, чем это возможно. Например, стальную арматуру часто обрабатывают перед заливкой цемента, чтобы защитить ее от элементов, даже если вскоре она будет залита бетоном. Даже в этом случае, как мы видели, он все еще может ржаветь.

Бетон, с другой стороны, довольно устойчив к коррозии. Сначала должны образоваться трещины, и часто требуется несколько лет просачивания, замерзания и повторного замерзания воды, чтобы нарушить структурную целостность железобетона.Если проводятся регулярные осмотры, это дает достаточно времени для ремонта или замены корродирующей части.

2. Вес

Сталь очень тяжелая, и ее необходимо полностью транспортировать на строительную площадку. Бетон, с другой стороны, примерно на треть плотнее стали, и его можно транспортировать в гораздо более легких композитных частях.

У этого есть двоякая польза. Первое преимущество — это транспорт. Сталь нужно будет доставить на строительную площадку, а затем сварить вместе, чтобы сформировать конструкцию.Это было бы очень дорого, так как сталь тяжелая. Бетон, с другой стороны, гораздо легче транспортировать, так как его составные части, затем смешиваются и заливаются на месте, затвердевая до окончательной формы.

Второе преимущество — это вес окончательной конструкции. Поскольку бетон на треть плотнее стали (и даже содержит от 5 до 10 процентов захваченного воздуха), общий вес здания из железобетона намного меньше, чем здания, полностью построенного из стали. Железобетон обычно на 1–4% состоит из стали, поэтому в конечном итоге он весит намного меньше.

3. Стоимость

Сталь, хотя и относительно дешевая и широко распространенная, намного дороже бетона. Просто имеет смысл армировать бетон сталью, потому что вы можете получить преимущества прочности стали, сохраняя при этом низкую стоимость и простоту использования бетона.

История железобетона

Хотя использование ранних форм цемента было задокументировано в древних культурах, возникших много тысяч лет назад, именно древние римляне представили самую раннюю форму бетона в том виде, в каком мы ее знаем сегодня.Во время добычи известняка римляне случайно обнаружили минерал, содержащий кремнезем и глинозем, на склонах Везувия.

При смешивании с известняком и обжиге он давал цемент, который, в свою очередь, можно было смешать с водой и песком, чтобы получить раствор, который был более твердым, прочным и более адгезионным, чем обычный известковый раствор. Эта смесь могла затвердеть как под водой, так и на воздухе, как сегодня бетон. В 2000 году до нашей эры римляне использовали тип бетона под названием пуццолана, в котором использовался вулканический пепел, для строительства Колизея и Пантеона в Риме.

Тогда, примерно с 400 по 1750 год нашей эры, нет никаких свидетельств использования бетона. Фактически это стало «темным веком» бетона, который длился с момента падения Римской империи до тех пор, пока английский инженер Джон Смитон не открыл заново, как производить «гидравлический» цемент при строительстве маяка в Плимуте, Англия.

Железобетон был изобретен и запатентован французом Жозефом Монье в 1867 году н.э., но он применил эту технику только для цементирования цветочных горшков. Железобетон не стал широко используемым строительным материалом, пока в 1880-х годах не были разработаны витая арматура и предварительно напряженный бетон.

Первая бетонная дорога была проложена в 1891 году в Беллефонтене, штат Огайо. Плотина Гувера, самая большая бетонная конструкция, которую когда-либо пытались построить до того момента, была построена в 1936 году. Американский архитектор Фрэнк Ллойд Райт построил множество знаковых бетонных зданий в 1950-х годах. Брутализм, архитектурный стиль, в котором подчеркивался открытый бетон, был популярен с 1950-х по 1970-е годы.

Заключение

Бетон — удивительный строительный материал, который был обнаружен тысячи лет назад, но затем забыт.Это невероятно полезный строительный материал, потому что его можно смешивать с порошком, чтобы создавать каменные конструкции любой формы.

Однако его полезность ограничена тем фактом, что бетон прочен только против сил сжатия и легко крошится под действием сил растяжения и сдвига. Однако, армируя бетон, вы можете создать материал, который намного прочнее, чем его компоненты. Сталь особенно хорошо подходит в качестве арматуры, поскольку она хорошо сцепляется с бетоном и с той же скоростью расширяется.

В сочетании сталь и бетон образуют новый строительный материал — железобетон. Этот новый материал более полезен, чем любой из его отдельных компонентов по отдельности, поскольку он сочетает в себе прочность стали с простотой использования и относительно низким весом бетона.

Эффективность ленточного фундамента с армированием георешеткой для различных типов грунтов в Мосуле, Ирак

Abstract

Основная причина проблемного разрушения грунта при определенной нагрузке — низкая несущая способность и чрезмерная осадка.В связи с растущим интересом к использованию неглубокого фундамента для поддержки тяжелых конструкций важно изучить методы улучшения почвы. Техника использования геосинтетического армирования широко применяется в последние несколько десятилетий. Целью данной статьи является определение влияния использования георешетки Tensar BX1500 на несущую способность и осадку ленточного основания для различных типов почв, а именно Аль-Хамедат, Башика и Аль-Рашидия в Мосуле, Ирак. Расчет армированных и неармированных грунтовых оснований проводился численно и аналитически.Был протестирован ряд условий путем изменения количества ( N ) и ширины ( b ) слоев георешетки. Результаты показали, что георешетка может улучшить несущую способность основания и уменьшить осадку. Почва на участке Аль-Рашидиа была песчаной и показала лучшее улучшение, чем почвы на двух других участках (глинистые почвы). Оптимальная ширина георешетки ( b ) в пять раз превышала ширину основания ( B ), в то время как оптимальное число георешетки ( N ) не было получено.Наконец, численные результаты предельной несущей способности были сопоставлены с аналитическими результатами, и сравнение показало хорошее соответствие между результатами анализа и оптимальным диапазоном, опубликованным в литературе. Значительные результаты показывают, что усиление георешетки может способствовать улучшению грунтового основания, однако напрямую не зависит от ширины и количества только георешетки. Различные свойства почвы и размер основания также влияют на значения BCR и SRR, подтвержденные расчетами коэффициента улучшения.Таким образом, полученные результаты дополнили выгоду от эффективного применения укрепленных грунтовых оснований.

Образец цитирования: Хасан Н.И., Мохд Тайб А., Мухаммад Н.С., Мат Язид М.Р., Муталиб А.А., Абанг Хасболла Д.З. (2020) Эффективность ленточного фундамента с армированием георешеткой для различных типов почв в Мосуле, Ирак. PLoS ONE 15 (12): e0243293. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0243293

Редактор: Цзяньго Ван, Китайский университет горного дела и технологий, КИТАЙ

Поступило: 17 июня 2020 г .; Одобрена: 19 ноября 2020 г .; Опубликовано: 17 декабря 2020 г.

Авторские права: © 2020 Hasan et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в документе.

Финансирование: Инициалы автора: AMT Номер гранта: GGPM-2018-039 Спонсор: Universiti Kebangsaan Malaysia URL: https://www.ukm.my/portal/ Роль спонсора: Оплата сборов за публикацию и предоставление оборудования для проекта.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Введение

Методы улучшения грунта с помощью геосинтетических материалов были широко разработаны за последние несколько десятилетий, особенно в области строительства дорожных покрытий и фундаментов. Хотя было проведено множество экспериментальных исследований для определения эффекта геосинтетического армирования, анализ различается в отношении свойств геотекстиля, таких как форма и размеры, расстояние и толщина [1–13].Кроме того, в исследованиях также анализируется влияние различных типов грунтов и конструкций основания. Что касается поведения грунта с классификацией песчаных грунтов, многочисленные аналитические исследования внесли свой вклад в изучение взаимодействия грунта и конструкции, проведенного несколькими исследователями в отношении несущей способности оснований из грунта, армированного георешеткой [13–17]. Кроме того, бесчисленные численные модели, позволяющие сэкономить время и средства, были выполнены для исследования несущей способности и осадки армированного грунта [9, 18–29].Концепция армированного грунта как строительного материала, основанная на существовании взаимодействий между грунтом и арматурой за счет прочности на растяжение, фрикционных и адгезионных свойств арматуры, была впервые введена французским архитектором и инженером Анри Видалем в 1960-х годах [29]. С тех пор этот метод широко используется в инженерно-геологической практике. Геосинтетика, которая используется в армированных грунтах, бывает многих типов, включая геосетки, геотекстиль, геомембраны, геосинтетические глиняные облицовки, геосетки и геоячейки [30].Георешетка — один из строгальных геосинтетических материалов, обычно изготавливаемых из полимеров; В настоящее время различные разновидности геосеток изготавливаются из полипропилена или полипропилена высокой плотности (HDPP), что способствует эффективному использованию различных геотекстильных материалов.

Фундамент с системой армирования грунтом называется фундаментом с грунтовым покрытием (РПГ). Рис. 1 иллюстрирует типичный геосинтетический армированный грунт фундамент и описание различных геометрических параметров. Параметры армирования георешеткой включают расстояние между верхними слоями ( х ), вертикальное расстояние ( х или х ), количество слоев армирования ( N ), общую глубину армирования ( d ) и ширину арматуры ( б ).Как указано в литературе, оптимальное значение для параметров ( u / B ) и ( h / B ) составляет 0,33 (где B — ширина основания). Во многих исследованиях были выбраны разные размеры основания и георешетки, но все результаты указывают на различное поведение в зависимости от классификации почвы. Можно понять, что разные географические районы имеют разные типы почвы и условия, поэтому правильная конструкция используемой георешетки важна для улучшения грунтовых оснований.Более того, фундаменты из армированного грунта могут быть экономичной альтернативой обычным фундаментам мелкого заложения с большими размерами фундамента, которые, в свою очередь, увеличивают осадку фундамента из-за увеличения глубины зоны влияния под фундаментом или замены слабых слоев грунта подходящими материалами [31] .

В течение последних тридцати лет было проведено множество экспериментальных, численных и аналитических исследований для изучения поведения RSF для различных типов почв.Все исследования показали, что использование арматуры может значительно увеличить несущую способность и уменьшить осадку грунтовых оснований [33]. Чен и Абу-Фарсах и др. . В работе [34] для оценки преимуществ фундамента с усиленным грунтом использовались две концепции, например коэффициент несущей способности (BCR) и коэффициент уменьшения осадки (SRR). BCR определяется как отношение несущей способности фундамента из армированного грунта к несущей способности фундамента из неармированного грунта, тогда как SRR определяется как отношение уменьшения осадки основания на основе армирования к осадке основания из неармированного грунта при постоянном поверхностном давлении [ 35].BCR представлен как: (1)

Где:

( q _ult ) _r — предельная несущая способность фундамента с армированным грунтом.

( q _ult ) _u — предельная несущая способность неармированного грунтового основания.

И SRR определяется как: (2)

Где:

s _R — осадка армированного грунтового основания.

s ₀ — осадка неармированного грунтового основания.

Многие из этих исследовательских усилий были направлены на изучение параметров и переменных, которые будут влиять на значения BCR и SRR. Другие исследования также были сосредоточены на улучшении осадки фундамента, других геотехнических конструкций и методов расчета, таких как Abbas и др. . [36], Rosyidi и др. . [37], Khajehzadeh et al . [38], Joh и др. .[39], Чик и др. . [40], Ли и др. . [41], Азриф и др. . [42] и Zhanfang et al . [43] работают. Гвидо и др. . [1] провели экспериментальное исследование земляных плит, армированных геотекстилем. Их модельные испытания проводились с использованием квадратного фундамента на песке. Они показали, что BCR уменьшалась с увеличением на ед. / B ; улучшение несущей способности было незначительным, когда количество армирующих слоев было увеличено до трех, что соответствовало глубине воздействия 1 . 0B для u / B , h / B и b / B отношения 0,5, 0,25 и 3. Незначительное улучшение BCR наблюдалось при увеличении отношения длин ( b / B ) армирования сверх трех с двумя армирующими слоями и соотношениями u / B и h / B , равными 0,25 и 0,25, соответственно. Кроме того, Ли и др. . [44] провели испытание лабораторной модели с использованием жесткой ленточной опоры, опирающейся на плотный песок, покрывающий мягкую глину, со слоем геотекстиля на границе раздела.Они обнаружили, что армирующий слой на границе раздела песок-глина привел к дополнительному увеличению несущей способности и уменьшению осадки основания; Эффективная ширина арматуры, которая привела к оптимальным характеристикам основания, оказалась примерно в пять-шесть раз больше ширины основания.

Кроме того, исследование методом конечных элементов, проведенное Курианом и др. . [45] на ленточном основании, поддерживаемом армированным песком, с использованием модели грунта Дункана-Чанга показали явное уменьшение осадки в армированном песке при более высоких нагрузках, чем в случае неармированного песка.Численные результаты также показали, что небольшое увеличение осадки произошло в армированном песке на начальной стадии процесса нагружения. Возможное объяснение этого явления дано Курианом и др. . [45] было то, что нормальная нагрузка была слишком мала, чтобы мобилизовать достаточное трение между грунтом и арматурой. Относительное движение между грунтом и арматурой увеличивалось с увеличением нагрузки и уменьшалось с увеличением глубины армирования.Максимальное напряжение сдвига на границе раздела грунт-арматура произошло на относительном расстоянии ( x / B ) примерно 0,5 от центра основания, а напряжение, развиваемое в арматуре, было максимальным в центре и постепенно уменьшалось к концу. арматуры. С другой стороны, Махарадж [19] выполнил численный анализ на ленточном основании, поддерживаемом армированной глиной, с использованием модели грунта Друкера – Прагера. Он пришел к выводу, что в случае однослойной арматуры оптимальное соотношение расстояния между верхними слоями ( u / B ) оказалось около 0.125 из армированной глины. Он также обнаружил, что эффективное соотношение длины ( b / B ) арматуры было около 2,0, глубина воздействия зависела от жесткости арматуры, а увеличение геосинтетической жесткости уменьшило оседание основания.

Хотя многие исследования показали много интересных особенностей механизма взаимодействия грунт-геосинтетика, методы, используемые для проектирования геосинтетических грунтовых систем, все еще различаются и в большинстве случаев озадачивают инженеров.В основном использовался расчет системы армированного грунта с использованием методов предельного равновесия, который считался очень консервативным [46–48]. В последнее время внедрение метода конечных элементов для моделирования и анализа системы армированного грунта обеспечило соответствующие проектные характеристики, низкую стоимость и скорость, с использованием различных систем армирования грунта и граничных условий [49]. Однако необходимость численного и аналитического исследования, учитывающего основные факторы механизма взаимодействия армированного грунтового основания, остается актуальной.В этой статье анализ несущей способности и осадки армированного георешеткой и неармированного грунтового основания трех участков (т.е. Аль-Хамедат, Аль-Рашидия и Башика) в Мосуле, Ирак, проводится численно с помощью программы конечных элементов Plaxis. и сравнивается с аналитической несущей способностью, рассчитанной теоретически с использованием метода, разработанного Ченом и Абу-Фарсахом [17]. Производные и аналитические методы основаны на анализе предельного равновесия и рассчитывают только предельную несущую способность для данного осадки.Поскольку с помощью этих методов невозможно получить осадки, поэтому осадки, полученные в результате численного анализа, были использованы в теоретическом методе.

Механизм армирования георешеткой

Во многих случаях при строительстве неглубокие фундаменты возводятся поверх существующего слабого грунта, что приводит к низкой несущей способности и чрезмерным проблемам осадки. Недостатки могут вызвать структурное повреждение, снижение срока службы и ухудшение уровня производительности [50].В этих условиях методы улучшения почвы использовались в течение длительного времени для решения проблемы, связанной с этими типами почв. Несколько исследователей разработали различные методы улучшения почвы для повышения прочности почвы с помощью различных методов стабилизации. Для решения вышеупомянутых проблем с почвой было разработано несколько типов методов улучшения почвы, включая цементацию, вертикальные дренажи, замену грунта, укладку свай и геосинтетическое армирование [51–54]. Полимерная природа геосинтетического материала делает геосинтетические изделия долговечными в различных условиях грунта и окружающей среды.Общие применения геосинтетики в области инженерно-геологической инженерии включают повышение прочности и жесткости подповерхностного грунта, подчеркнутого на неглубоких основаниях и тротуарах, обеспечение устойчивости грунтовых подпорных конструкций и откосов, обеспечение безопасности плотин, как описано в Han et al . [55] и Ван и др. . [56] работают. Георешетка используется для улучшения механических характеристик подземного грунта при внешних нагрузках. Таким образом, он широко применяется в качестве армирующих слоев в стенах из механически стабилизированного грунта (MSE) и геосинтетического армированного грунта (GRS), в качестве меры стабилизации откосов и в качестве армирования подземного грунта под тротуарами и основаниями.Высокая растягивающая способность геосеток позволяет слоям армирования принимать на себя значительную часть растягивающих напряжений, возникающих в массиве грунта из-за действия внешней нагрузки. Таким образом, георешетки действуют как армирующие элементы и усиливают нагрузочно-деформационные характеристики армированного грунтового массива.

В ходе некоторых экспериментальных исследований Бинке и Ли [14] оценили несущую способность грунта, армированного металлическими полосами; Результаты испытаний показали, что несущая способность может быть улучшена в 2–4 раза за счет усиления грунта.Результаты их испытаний также показали, что арматура, размещенная ниже глубины воздействия, которая составляла приблизительно 2B , оказала незначительное влияние на увеличение несущей способности и размещение первого слоя на ( u / B = 0,3) ниже основание фундамента привело к максимальному улучшению. Акинмусуру и Акинболаде [57] исследовали влияние использования канатных волокон в качестве армирующих элементов на песчаную почву; их результаты показали, что предельная несущая способность может быть увеличена до трех раз по сравнению с неармированным грунтом; Оптимальное расстояние между верхними слоями ( и ) было определено равным 0 . 5B , и они показали, что улучшение несущей способности было незначительным, когда количество армирующих слоев было увеличено до трех, что соответствовало глубине воздействия 1 . 75Б . Сакти и Дас [2] провели экспериментальное исследование фундамента из глинистого грунта, армированного геотекстилем. Результаты их испытаний показали, что большинство преимуществ геотекстильной арматуры было получено при соотношении расстояния между верхними слоями ( u / B ), равном 0.От 35 до 0,4. Для u / B 0,33 и h / B 0,33, BCR увеличился с 1,1 до 1,5, когда количество слоев увеличилось с 1 до 3, и после этого оставался практически постоянным. Глубина воздействия при укладке геотекстиля была определена как 1,0 B . Наиболее эффективная длина геотекстиля равнялась четырехкратной ширине ленточного фундамента

.

Чжоу и Вэнь [58] провели экспериментальное исследование, чтобы изучить эффект использования однослойной песчаной подушки, армированной геоячейками, на мягкой почве.Результаты показали, что произошло существенное уменьшение осадки нижележащего мягкого грунта, а коэффициент реакции земляного полотна K30 улучшился на 3000%; деформация уменьшилась на 44%. Более того, Рафтари и др. . [24] провели численный анализ на ленточном основании, поддерживаемом усиленным откосом, с использованием модели грунта Мора – Кулона. Результаты испытаний показали, что осадка фундамента на неармированном склоне более сильная, чем на усиленном.Так как осадка в армированной ситуации с тремя слоями арматуры уменьшилась примерно на 50%. Они сообщили, что для достижения наименьшей осадки оптимальное вертикальное расстояние между георешетками ( х ) должно быть эквивалентно ширине фундамента ( B ). Хинг и др. . [5] провели серию модельных испытаний на ленточных фундаментах, поддерживаемых песком, армированным георешеткой. Результаты испытаний показали, что размещение георешетки на глубине ( d / B ) больше 2.25 не привело к улучшению несущей способности ленточного фундамента. Для достижения максимальной выгоды минимальный коэффициент длины ( b / B ) георешетки должен быть равен 6. BCR, рассчитанный при ограниченном соотношении осадки ( s / B ) 0,25, 0,5 и 0,75, составил примерно 67 % –70% от окончательного BCR.

Адамс и Коллин [11] выполнили несколько серий крупномасштабных полевых испытаний. Испытания проводились в бетонном боксе с четырьмя квадратными опорами различных размеров.Для испытаний был выбран мелкодисперсный песок для бетонного раствора с плохой сортировкой. Результаты испытаний показали, что три слоя армирования георешеткой могут значительно увеличить несущую способность и что коэффициент предельной несущей способности (BCR) может быть увеличен до более чем 2,6 для трех слоев армирования. Однако величина осадки, необходимая для этого улучшения, составляла приблизительно 20 мм ( s / B = 5%) и могла быть неприемлемой для некоторых применений фундамента. Результаты также показали, что положительные эффекты армирования при низком коэффициенте осадки ( s / B ) могут быть достигнуты максимально, когда расстояние между верхними слоями меньше 0.25 В . В качестве альтернативы, Араб и др. . [27] провели численный анализ на ленточном основании, поддерживаемом песчаным грунтом, с использованием модели затвердевающего грунта. Они сообщили, что для геометрических параметров u / B = h / B = 0,5 и b / B = 4, эффект увеличения количества слоев георешетки ( N ) на несущую способность армированных георешеткой грунтов увеличили несущую способность и немного увеличили общую жесткость армированного песка.Увеличение жесткости георешетки также привело к увеличению BCR. Несмотря на то, что исследования грунтового основания, армированного георешеткой, проводились широко, поведение грунта не полностью отражено, особенно с учетом оптимизированного применения георешетки. Численное моделирование в этом исследовании способствует более глубокому пониманию грунтового основания за счет определения арматуры в моделях грунта.

Численное моделирование

Численное моделирование поведения армированного и неармированного грунтового основания проводилось с использованием программного обеспечения Plaxis.Plaxis — это программа конечных элементов, специально разработанная для анализа деформации и устойчивости в инженерно-геологических задачах [59]. В этом исследовании процесс тестирования включает в себя полное моделирование грунта, усиления георешетки, установки фундамента и приложения нагрузки, как показано на рисунке 1. Реальные сценарии могут быть смоделированы с помощью модели плоской деформации, которая используется в текущей задаче. Модель плоской деформации подходит для реализации с относительно однородным поперечным сечением, схемой нагружения и большой протяженностью модели в направлении, перпендикулярном плоскости модели, где нормальные напряжения полностью учитываются, но смещения и деформации принимаются равными нулю. .

Анализ модели

В Plaxis доступны различные модели почв. С помощью моделирования методом конечных элементов в данной работе была рассмотрена упруго-идеально пластичная модель грунта Мора – Кулона. Конститутивная модель Мора-Кулона широко используется в большинстве инженерно-геологических задач, поскольку исследователи показали, что комбинации напряжений, приводящие к разрушению в образцах грунта при трехосных испытаниях, соответствуют контуру разрушения по критерию Мора-Кулона (шестиугольная форма) Гольдшейдера [60].При использовании конститутивной модели Мора-Кулона в качестве входных данных требуются пять параметров [61]. Эти пять параметров могут быть получены путем анализа основных испытаний грунта, и они состоят из двух параметров жесткости: эффективного модуля Юнга ( E ′) и эффективного коэффициента Пуассона ( v ′) и трех параметров прочности: эффективного сцепления ( c ). ′), Эффективный угол трения ( φ ′) и угол расширения ( ψ ). В 2D-пространстве огибающая разрушения символизирует прямую или слегка изогнутую линию, касающуюся круга Мора или точек напряжения.В диапазонах напряжений в пределах области текучести почвенный материал эластичен. По мере развития критического сочетания напряжения сдвига и эффективного нормального напряжения точка напряжения будет совпадать с зоной разрушения, и предполагается идеально пластичное поведение материала с непрерывным сдвигом при постоянном напряжении. После достижения идеально пластичного состояния материал никогда не сможет вернуться к полностью эластичному поведению без каких-либо необратимых деформаций. Ленточный фундамент моделируется как жесткая плита и в анализах считается очень жестким и грубым.

Детали армированных георешеткой грунтов, рассматриваемых в модельных испытаниях, показаны в Таблице 1. В Plaxis армирование георешетки представлено с помощью специальных элементов растяжения (пятиузловых элементов георешетки). Георешетки имеют только нормальную жесткость и не имеют жесткости на изгиб, которая может выдерживать только растягивающие усилия. Единственное свойство материала георешетки — упругая осевая жесткость EA . Для моделирования взаимодействия элементов георешетки с окружающей почвой часто бывает удобно комбинировать эти элементы георешетки с интерфейсами.Назначенные интерфейсы почва-георешетка показаны на рис. 2. Каждому интерфейсу назначена виртуальная толщина, которая является воображаемым размером, используемым для определения свойств материала границы раздела. Модель упруго-идеально пластическая используется для описания поведения границ раздела при моделировании взаимодействия грунт-георешетка. Кулоновский критерий используется для различения упругого поведения, при котором небольшие смещения могут происходить внутри границы раздела, и пластического поведения границы раздела, когда происходит постоянное скольжение.Параметры границы раздела рассчитываются из параметров окружающей почвы с использованием коэффициента взаимодействия R _inter , который определяется как отношение прочности на сдвиг границы раздела к прочности почвы на сдвиг [59]. В этом исследовании используются 15-узловые элементы грунта, а прочность границы раздела установлена ​​вручную. Для реального взаимодействия грунт-конструкция граница раздела слабее и гибче, чем связанный грунт, что означает, что значение R _inter должно быть меньше 1.Следовательно, R _inter предполагается равным 0,9 в настоящем исследовании.

После того, как геометрическая модель полностью определена и свойства материала назначены слоям грунта и структурным объектам, сетка применяется для расчетов методом конечных элементов (КЭ). Plaxis включает в себя процедуру полностью автоматического создания сетки, в которой геометрия дискретизируется на элементы типа базового элемента и совместимые структурные элементы, как показано на рис. 3. Основным типом элемента в сетке, использованной в настоящем исследовании, является треугольный элемент со средним размером 0.5–2 м, что обеспечивает точный расчет напряжений и разрушающих нагрузок. Plaxis предлагает пять различных плотностей ячеек, от очень крупной до очень мелкой. Предварительные расчеты проводились с использованием пяти доступных уровней глобальной грубости сетки, чтобы получить наиболее подходящую плотность сетки и минимизировать влияние зависимости сетки на моделирование методом конечных элементов. В ходе анализа количество треугольных элементов и точек напряжения в модели для каждого участка было изменено в зависимости от плотности сетки и расположения арматуры.В таблице 2 показано изменение количества элементов и точек напряжений в зависимости от плотности сетки моделей трех участков для случая пяти слоев георешетки. Как видно на рис. 4, размер сетки оказывает минимальное влияние на результаты после примерно 240 элементов для стоянки Башика и 400 элементов для стоянок Аль-Хамедат и Аль-Рашидиа. Для Ba’shiqa это соответствует крупной сетке с уточнением вокруг элементов георешетки и фундамента модели, где ожидаются большие концентрации напряжений, и средней сетке с уточнением как для Аль-Хамедат, так и для Аль-Рашидиа.

Смоделированные граничные условия предполагались такими, что вертикальные границы были свободными по вертикали и ограничены по горизонтали, в то время как нижняя горизонтальная граница была полностью фиксированной, как показано на рис. 5. Рассматриваемые вертикальные границы сетки находились на расстоянии 10 м от центра сетки. фундамент с каждой стороны, в то время как нижняя горизонтальная граница была на 20 м ниже основания фундамента, так что эти границы не влияют на напряжения и деформации, возникающие в массиве грунта.В исследовании использовалась точечная нагрузка. Конструкция моделировалась с увеличивающейся величиной нагрузки до тех пор, пока почва не достигла невозможности исследовать оседание под действием приложенной нагрузки. После создания геометрической модели и создания сетки конечных элементов необходимо указать начальное напряженное состояние. Начальные условия состоят из двух различных режимов: один режим для создания начального давления воды, а другой режим для задания начальной геометрической конфигурации и создания начального эффективного поля напряжений.Поскольку слои почвы для Аль-Хамедат и Башика сухие, а уровень грунтовых вод на участке Аль-Рашидиа достаточно глубок, чтобы не влиять на поведение фундамента, состояние грунтовых вод было принято как незначительное. Начальные напряжения в грунте генерируются с использованием формулы Джаки, выраженной уравнением 3 (в программном обеспечении Plaxis процедура создания начальных напряжений грунта часто известна как процедура K ₀ ). (3) где K ₀ — коэффициент бокового давления грунта, а φ — угол внутреннего трения грунта.

Plaxis позволяет выполнять различные типы расчетов методом конечных элементов, такие как расчет пластичности, анализ консолидации, анализ уменьшения Phi-c и динамический расчет. Для текущего исследования был выбран пластический расчет. Для проведения анализа упругопластической деформации следует выбрать пластический расчет. Этот тип расчета подходит для большинства практических геотехнических приложений. В инженерной практике проект делится на фазы проекта. Точно так же процесс расчета в Plaxis также разделен на этапы расчета.В данном исследовании рассматриваются два этапа расчета. Первый — это начальная фаза, которая представляет начальную ситуацию проблемы. Второй этап включает в себя усиление георешетки и приложение нагрузки на внешние линии.

При расчетах методом конечных элементов анализ становится нелинейным, если задействован расчет пластичности, что означает, что каждый этап расчета должен решаться в этапах расчета (этапах нагрузки). Размер шага и алгоритм решения важны для нелинейного решения.Если шаг вычисления подходящего размера, то количество итераций, необходимых для достижения равновесия, будет небольшим, примерно 5–10, а если шаг большой, то количество требуемых итераций будет чрезмерным, и решение может отличаться. Итерационные параметры в программном обеспечении: желаемый минимум и максимум в первую очередь предназначены для определения того, когда расчет должен включать большие или меньшие шаги. Если расчет может решить шаг нагрузки (следовательно, сходиться) за меньшее количество итераций, чем желаемый минимум, который по умолчанию равен 4, он начинает использовать шаг нагрузки, который в два раза больше.Если, однако, для вычисления требуется больше итераций, чем желаемый максимум, который по умолчанию равен 10 для схождения, вычисление решит выбрать шаг вычисления только половинного размера. Для пластического анализа изменение желаемого минимума или желаемого максимума не влияет на результаты. Пока расчет сходится на каждом шаге, неважно, использует ли расчет много маленьких шагов с несколькими итерациями или ограниченное количество больших шагов с большим количеством итераций на шаг.

Существует несколько процедур для решения задач нелинейной пластичности. Все процедуры основаны на автоматическом выборе размера шага в зависимости от применяемого алгоритма. Предельный уровень продвижения нагрузки — одна из таких процедур, которая используется в текущем анализе. Процедура автоматического определения размера шага используется в основном для этапов расчета, когда необходимо достичь определенного предельного уровня нагрузки. Процедура завершает расчет при достижении заданного уровня нагрузки или при обнаружении разрушения грунта.Количество дополнительных шагов установлено на 1000, чтобы процесс расчета продолжался до конца до того, как будет достигнуто количество дополнительных шагов. В этой процедуре итерационные параметры установлены на стандартные и показали хорошую производительность при сходимости вычислений. В стандартных настройках допустимая ошибка, которая представляет собой отклонение от точного решения, была установлена ​​на 0,03, коэффициент чрезмерной релаксации, который отвечает за уменьшение количества итераций, необходимых для сходимости, был установлен на 1,2, максимальное количество итераций было установлено на 50, желаемая минимальная и максимальная итерация была установлена ​​на 4 и 10 соответственно, и, наконец, было активировано управление длиной дуги, что важно для сходимости вычислений и точного определения нагрузки при отказе, иначе расчет будет повторяться и нагрузка при отказе будет переоценен.Поэтапное строительство было выбрано в качестве варианта ввода нагрузки, где можно определить значение и конфигурацию нагрузки, а также состояние отказа, которое должно быть достигнуто. Поскольку поэтапное строительство выполняется с использованием процедуры предельного уровня увеличения нагрузки, оно контролируется общим множителем (∑Mstage). Этот множитель обычно начинается с нуля и достигает конечного уровня 1,0 в конце фазы расчета. Временной интервал фазы расчета считается нулевым, поскольку анализ модели является пластическим и не включает консолидацию или использование модели ползучести мягкого грунта.

Свойства материала

Почвы были собраны с трех разных участков в Мосуле, Ирак: Аль-Хамедат, Башика и Аль-Рашидия. Мосул расположен в северной части Ирака. Район характеризуется обширными равнинами и антиклиналями. Возле реки Тигр расположены три уровня накопленных террас аллювиальных почв. Большая часть почвы в этом районе умеренно экспансивного типа. Плоские участки между антиклиналями покрыты слоистыми наносами стока, которые включают глину, песок, ил, а иногда и покрыты россыпью гравия.В таблице 3 показаны механические и физические свойства почвы, а в таблице S1 показаны пределы Аттерберга и размер зерна для каждого задействованного участка. В данном исследовании использовался бетонный ленточный фундамент шириной B = 600 мм. Свойства основания показаны в Таблице 4. Двухосные георешетки (Tensar BX1500), показанные на Рис. 5, использовались для укрепления почвы на всех трех участках. Различные свойства армирования георешеткой, использованные при моделировании методом конечных элементов данного исследования, показаны в Таблице 5.

Результаты и обсуждения

Результаты, полученные от Plaxis для определения предельной несущей способности и осадки основания, представляли собой кривые осадки под нагрузкой усиленного и неармированного грунта на трех упомянутых площадках, в то время как результаты аналитического анализа Уравнение Мейерхоф [63] и метод, полученный Ченом и Абу-Фарсахом [17], были значениями BCR для этих грунтов с усилением георешеткой.

Грунты неармированные

Три моделирования методом конечных элементов были проведены с использованием программного обеспечения Plaxis для оценки предельной несущей способности неармированного грунта для каждого участка. На рис. 6 показана деформированная сетка (увеличенная до 15 раз) грунта под действием разрушающей нагрузки. На рис. 6 можно увидеть небольшой подъем грунта по краям основания и осадку 57,43 мм, что указывает на разрушение грунта при сдвиге. На рис. 7 и 8 показаны разработанные вертикальное напряжение и вертикальное смещение неармированного грунта, соответственно, при приложении разрушающей нагрузки.На рис. 7 и 8 показан пузырь приращений вертикального напряжения и вертикального смещения, соответственно, в пределах профиля почвы из-за приложения нагрузки полосы [64]. Однако вертикальное напряжение и вертикальное смещение уменьшались с увеличением глубины, как показано на этих рисунках значениями штриховки контуров. Соответствующие напряжения и перемещения в горизонтальном направлении представлены на рисунках 9 и 10 соответственно. Максимальные горизонтальные напряжения на Рис. 9 были сосредоточены непосредственно под основанием на глубине B и по горизонтали шириной B ; кроме того, по штриховке горизонтальных напряжений было ясно, что грунт разрушился под действием местного сдвига.

Максимальная часть горизонтального смещения, представленная на Рис. 10, приходилась на поверхность почвы, и это было причиной вспучивания почвы по краям основания. Однако эти горизонтальные напряжения и смещения значительно повлияли на поведение георешетки, как будет обсуждаться позже в разделе с усиленным грунтом. Напряжения сдвига и деформации, связанные с разрушением, показаны на рисунках 11 и 12 соответственно. Обратите внимание, что максимальные касательные напряжения и деформации или зона сильного сдвига были расположены под краями фундамента и почти распространялись на глубине 2 B по горизонтали на расстоянии B от краев фундамента и значительно уменьшались на нижние глубины.Тем не менее, местное разрушение при сдвиге было почти очевидно из затенения касательных напряжений, показанных на рис. 11. На рис. 13 представлены точки пластичности или точки пластичности разрушения, образовавшиеся в массиве грунта под действием разрушающей нагрузки. Пластическая точка — это точка, соответствующая необратимому напряжению и деформации, которая расположена на огибающей Мора-Кулона (огибающая является функцией угла внутреннего трения сцепления грунта).

На рис. 13 также показаны точки растяжения (точки с черным цветом) на поверхности почвы, которые соответствуют трещинам от растяжения (участки напряжений от растяжения).Однако эти точки натяжения указывали на то, что грунт разрушился под действием растяжения, а не сдвига. Теоретическая предельная несущая способность неармированного грунта была получена с помощью формул (4) — (9). Параметры прочности на сдвиг (c и φ ) и удельный вес ( γ ), используемые в следующих уравнениях, показаны в таблице 3.

Сайт Аль-Хамедат:

Сайт Башики:

Сайт в Аль-Рашидии:

Результаты неармированного грунтового основания, полученные путем численного анализа, и теоретическая предельная несущая способность, полученная Мейерхофом [63], показаны в Таблице 6.Здесь можно увидеть, что числовые значения несущей способности были больше, чем теоретические значения. Высокое значение несущей способности может быть связано с тем, что уравнения несущей способности обычно недооценивают (более консервативно) предельную несущую способность грунта [64]. Кривые зависимости давления от осадки из численного анализа неармированных грунтовых оснований трех площадок показаны на рис. 14–16. Кроме того, эти цифры показывают метод, используемый для определения предельной несущей способности по кривым нагрузки – осадки; он представляет собой консервативное и наиболее реальное состояние отказа.Этот метод представляет собой метод касательных пересечений, разработанный Траутманном и Кулхави [65].

Из рисунков 14–16 можно заметить, что грунт Аль-Хамедат показывает более высокую несущую способность ( q _u = 640 кПа ), чем два других участка, где грунт Ba’shiqah показывает промежуточную несущую способность. ( q _u = 365 кПа ), а почва Аль-Рашидия представляет собой самое низкое ( q _u = 67 кПа ) среди почв.Это различие может быть связано с характеристиками и свойствами почвы, указанными в Таблице 3 и Таблице S1. Считается, что почва на участке Аль-Хамедат представляет собой твердую глину с высокой степенью сцепления ( c = 40 кПа ), Аль-Рашидиа представляет собой песчаный грунт с высоким углом трения ( φ = 28 °) с нулевым сцеплением ( c = 0 кПа), в то время как почва на участке Башика классифицируется как глинистая от низкой до средней с относительно низким сцеплением ( c = 15 кПа ) по сравнению с почвой Аль-Хамедат.

Армированные грунты

Девяносто расчетов методом конечных элементов было проведено на армированном грунтовом основании, чтобы изучить влияние усиления георешетки на предельную несущую способность и осадку ленточного основания, расположенного на трех упомянутых участках. Деформированная сетка (увеличенная до 10 раз) армированного георешеткой грунта показана на рис. 17. Кроме того, осадка была уменьшена до 44,68 мм за счет включения арматуры георешетки, где уменьшение осадки было отнесено за счет подъемных сил. создается арматурой георешетки во время деформации и мобилизации осевых растягивающих сил слоев арматуры.Кроме того, просачивание грунта на краях основания уже исчезло, что означало, что грунт не разрушился при сдвиге, как упоминалось ранее в случае неупрочненного грунта. На рис. 18 показаны горизонтальные напряжения, возникающие в массиве укрепленного грунта. Видно, что горизонтальные напряжения были немного увеличены до значения 228,96 кН / м ² из-за передачи части вертикальной нагрузки на горизонтальную нагрузку, которую несет арматура и, в свою очередь, на окружающий грунт. Кроме того, горизонтальные напряжения были распределены по слоям арматуры шириной 5 B , что указывало на сцепление и взаимодействие слоев почвы и георешетки; в результате силы растяжения внутри арматуры были мобилизованы, как показано на рис.19.

На рис. 20 показано распределение горизонтальных смещений в армированном грунте. Понятно, что смещение уменьшено до 8,68 мм из-за ограничения слоев арматуры, стрелки почти одинаково распределены по слоям арматуры и небольшие значения смещения, вызванные на поверхности почвы, по сравнению с неармированным состоянием, когда большая часть горизонтального смещения произошла на верхняя часть почвы, вызывающая вспучивание почвы. Следовательно, разрушение грунта при сдвиге предотвращается путем передачи приложенной вертикальной нагрузки к силам растяжения в арматуре георешетки за счет поверхностного трения и опоры между грунтом и арматурой.На рисунках 21 и 22 показаны напряжения сдвига и деформации армированного грунта и их распределение вдоль арматуры георешетки, соответственно. Замечено, что области концентрации касательных напряжений и деформаций под фундаментом уменьшаются за счет распределения напряжений и деформаций вдоль и через слои арматуры, что приводит к изменению плоскости разрушения и предотвращает разрушение в армированной зоне. Пластические точки в усиленной зоне изображены на рис. 23.Показано, что точки пластичности сильно концентрируются вдоль армированной зоны, что указывает на экстремальные напряжения, возникающие на границе раздела между почвой и георешеткой. Следовательно, это оправдывает взаимодействие между грунтом и георешеткой и изменение механизма разрушения.

Влияние ширины георешетки

(b) и количества слоев георешетки (N) на предельную несущую способность

На рис. 24–26 показано изменение BCR с шестью различными значениями ширины георешетки (b) для от 1 до 5 слоев георешетки ( N ) для трех участков Аль-Хамедат, Аль-Рашидиа и Башика, соответственно.Из рисунков 24-26 видно, что увеличенная ширина георешетки (b) и номер георешетки (N) приводит к увеличению BCR для всех трех участков. Кроме того, грунт на Аль-Рашидиа способствует более высокому повышению предельной несущей способности, чем на двух других участках. Улучшение может быть связано с различием свойств почвы и размера зерна, как показано в Таблице 3 и Таблице S1. Почва Аль-Рашидиа песчаная и имеет угол трения ( φ = 28 °), больший, чем на двух других участках, в которых пассивные силы и силы трения между почвой и георешеткой будут выше, чем на двух глинистых участках [8].Что касается участков Аль-Хамедат и Башика с глинистыми почвами, почва участка Башика с глинистостью от низкой до средней лучше улучшается, чем грунт участка Аль-Хамедат, который представляет собой твердую глину с точки зрения предельной несущей способности. Следовательно, используя армирование георешетки слабой глиной, можно улучшить почву до более жесткой глины. Однако максимальное улучшение предельной несущей способности может быть получено при b / B = 5 для любого номера георешетки на этих трех участках, поэтому оптимальная ширина георешетки (b) для трех участков составляет 5 B в то время как не было оптимального числа георешетки (N) , полученного как N = 5, все три почвы показывают хорошее улучшение несущей способности основания.

Влияние ширины георешетки

(б) и количества слоев георешетки (N) на осадку основания

Коэффициент уменьшения осадки (SRR%) в зависимости от ширины георешетки ( b ) с числом слоев георешетки от 1 до 5 ( N ) показан на рисунках 27–29 для почв Аль-Хамедат, Аль-Рашидия, и Ba’shiqa соответственно. Из этих рисунков видно, что увеличение ширины слоя георешетки (b) и числа георешетки ( N ) приводит к уменьшению осадки основания для трех участков.На рисунках 27–29 наблюдалось уменьшение осадки фундамента (SRR%), полученное на этих трех площадках в результате увеличения ширины арматуры георешетки (b) и количества слоев георешетки ( N ). Показано, что большее уменьшение осадки фундамента при увеличении ширины георешетки (b) достигается за счет грунта участка Башика для первых трех слоев георешетки ( N = от 1 до 3), за которым следует грунт Сайты Аль-Рашидиа и Аль-Хамедат соответственно.В то время как при N = 4 и 5 почва Аль-Рашидиа начала показывать более высокие улучшения, чем почва участка Башика, в отличие от почвы участка Аль-Хамедат, где улучшение было наименьшим.

Разница в SRR% может быть вызвана двумя причинами: хорошим углом трения грунта Башика ( φ = 25 °) и возникновением эффекта глубокой опоры [50] в грунте участка Башика, который делает общее разрушение грунта сдвигом развито ниже армированной зоны.В этом случае натяжение всех слоев георешетки в усиленной зоне будет мобилизовано, поскольку основание выйдет из строя с точки зрения предельной несущей способности после пробивки слоев георешетки. Почва участка Аль-Рашидиа показывает второе более высокое улучшение и при N = 4 и 5, что указывает на более высокое улучшение грунтового поселения. Как указывалось ранее, грунт на участке Аль-Рашидиа песчаный и имеет самый высокий угол трения ( φ ) между двумя другими участками, в которых значение мобилизованного натяжения слоев георешетки в усиленной зоне будет выше, чем это два участка из-за попадания частиц песка в отверстия георешетки.Более того, может возникнуть более высокое сопротивление трению в зоне контакта между почвой и слоями георешетки. С другой стороны, грунт Аль-Хамедат имеет угол трения ( φ = 20 °) ниже, чем у двух других участков, что приводит к меньшему трению в зоне контакта грунта с георешеткой и меньшим пассивным силам на краях грунта. ребра георешетки. Таким образом, небольшое улучшение отражается на оседании фундамента, даже несмотря на то, что в этой почве может происходить эффект глубокого залегания.

Из рисунков 27–29 также можно увидеть, что почва Аль-Хамедат демонстрирует лучшее улучшение осадки основания, поскольку число георешетки ( N ) увеличивалось, чем приращение ширины георешетки ( b ), в то время как почва Башики была противоположной. .Увеличение может быть связано с более высокой прочностью почвы на участке Аль-Хамедат ( c = 40 кПа ), чем почва Башика ( c = 15 кПа ), где на нее могут повлиять количество слоев георешетки ( N ) больше ширины георешетки ( b ). Оптимальная ширина георешетки ( b ) для трех участков при любом номере георешетки также составляет 5 B , в то время как не было получено оптимальное число георешетки ( N ), N = 5, все три почвы показали хорошее улучшение опоры основания.

Коэффициент улучшения (IF)

Коэффициент улучшения (IF) определяется как отношение несущей способности армированного грунта ( q _{усиленного} ) к неармированному грунту ( q _{неармированного} ) при определенных с / B соотношения. Где s / B — отношение осадки фундамента к ширине фундамента. IF при различных соотношениях s / B был рассчитан для сравнения предельной несущей способности грунтов с различным номером георешетки ( N ) на разных уровнях осадки.Вариация IF с отношениями s / B для трех сайтов показаны на рис. 30–32. Из этих цифр очевидно, что при увеличении осадки основания коэффициент улучшения (предельная несущая способность армированного грунта) увеличивается для любого номера георешетки, и это ожидается, поскольку слоям георешетки требуется осадка основания для мобилизации их сил растяжения, следовательно, повышение устойчивости к приложенным вертикальным нагрузкам. Также можно отметить влияние номера георешетки ( N ), увеличение количества слоев георешетки приводит к увеличению IF, таким образом, уменьшая начальную осадку, необходимую для мобилизации натяжения слоя георешетки и обеспечения устойчивости армированного грунта. сопротивление приложенным нагрузкам даже при очень высокой осадке без обрушения.

Более того, использование георешетки в почве на участке Аль-Хамедат демонстрирует меньший коэффициент улучшения и достигает очень большого поселения для улучшения несущей способности основания по сравнению с двумя другими участками. Это большое поселение связано с тем, что почва Аль-Хамедат представляет собой очень прочную глину ( c = 40 кПа) с низким углом трения ( φ = 20 °), чем на двух других участках, и, следовательно, требует высокой осадки для мобилизации напряжения в георешетке. слоев, почва Ba’shiqa также глинистая ( c = 15 кПа) с углом трения ( φ = 25 °) лучше, чем грунт Al-Hamedat, поэтому он показал лучшее улучшение предельной несущей способности и меньшее оседание для мобилизации напряжение в слоях георешетки, чем в почве Аль-Хамедат.В то время как почва Аль-Рашидиа показала самое высокое улучшение предельной несущей способности и самую низкую осадку в мобилизации напряжения в слоях георешетки, что связано с почвой Аль-Рашидии, это песок с более высоким углом трения ( φ = 28 °), кроме того, Георешетка лучше работает с песчаным грунтом из-за угла трения и сцепления частиц с отверстиями георешетки.

Сравнение численного и аналитического анализа

BCR численного анализа с использованием Plaxis и аналитического анализа с использованием метода, разработанного Ченом и Абу-Фарсахом [17] для армированных грунтов трех участков, сравниваются на рис. 33–35.Эти рисунки показывают изменение BCR численного и аналитического анализа с номером георешетки ( N ) для почв Аль-Хамедат, Аль-Рашидиа и Башика, соответственно.

Из рисунков 33-35 заметно, что аналитический анализ является почти линейным и показал небольшую разницу с численным анализом, что может быть связано с ограничениями в определении точной глубины продавливания в глинистых грунтах (Al-Hamedat & Ba’shiqa), что впоследствии приводит к низкому или высокому сопротивлению грунта приложенным нагрузкам.Кроме того, значения угла наклона арматуры георешетки (ξ и α) для глинистых участков (Аль-Хамедат и Башика) и песчаных участков (Аль-Рашидиа) под нагрузкой на фундамент могут быть выбраны не совсем так, как они есть в действительности. Однако общий аналитический анализ показал почти хорошие результаты, близкие к численному анализу.

Заключение

Что касается комплексного анализа методом конечных элементов и аналитического анализа, включение арматуры может улучшить несущую способность основания и уменьшить осадку.Несущая способность и уменьшение осадки армированного грунтового основания для трех участков увеличивались с увеличением ширины слоев георешетки ( b ). Степень улучшения несущей способности и осадки фундамента для каждого участка была разной. Почва участка Аль-Хамедат показала меньшее улучшение, чем два других участка, в то время как почва участка Аль-Рашидия продемонстрировала более высокое улучшение. Оптимальная ширина георешетки для всех трех участков составила (5 B ).Увеличение количества слоев георешетки ( N ) привело к повышению несущей способности и уменьшению осадки армированного грунтового основания на всех трех площадках. По мере увеличения количества георешеток степень улучшения несущей способности и осадки фундамента для каждого участка была различной. Почва участка Аль-Хамедат показала меньшее улучшение, чем два других участка, в то время как почва участка Аль-Рашидия продемонстрировала более высокое улучшение. Оптимального числа георешеток не было, так как три участка показали хорошее улучшение даже при N = 5.Использование армирования георешеткой с песчаными грунтами или слоями слабых глин привело к лучшему повышению несущей способности и уменьшению осадки, чем более сильные слои, которые требуют более высокого оседания, чтобы показать свои улучшения; это было ненадежно, потому что фундамент мелкого заложения был почти рассчитан на определенный уровень поселения. BCR из аналитического анализа увеличивались по мере увеличения количества ( N ) и ширины ( b ) георешетки. Их приращение было почти линейным и показало приемлемые значения, которые близко соответствовали BCR из численного анализа.Это исследование убедительно доказывает, что усиление георешетки потенциально способствует улучшению грунтового основания, однако напрямую не зависит от ширины и количества только георешетки. Различные свойства почвы и размер основания также влияют на значения BCR и SRR. Общие выводы дополняют преимущество эффективного применения укрепленных грунтовых оснований.

Ссылки

1. 1. Гвидо В. А., Чанг Д. К. и Суини М. А. Сравнение земляных плит, армированных георешеткой и геотекстилем.Канадский геотехнический журнал, 1986, 23 (4): 435–440.
2. 2. Сакти Дж. П. и Дас Б. М. Модельные испытания ленточного фундамента на глине, армированной слоями геотекстиля. Совет по исследованиям в области транспорта, 1987 г. Получено с https://trid.trb.org/view/289088
3. 3. Хуанг К. и Тацуока Ф. Несущая способность укрепленного горизонтального песчаного грунта. Геотекстиль и геомембраны, 1990, 9 (1): 51–82.
4. 4. Мандал Дж. Н. и Сах Х. С. Испытания несущей способности глины, армированной георешеткой.Геотекстиль и геомембраны, 1992, 11 (3): 327–333.
5. 5. Хинг К. Х., Дас Б. М., Пури В. К., Кук Э. Э., Йен С. С. Несущая способность ленточного фундамента на песке, армированном георешеткой. Геотекстиль и геомембраны, 1993, 12 (4): 351–361.
6. 6. Омар М. Т., Дас Б. М., Пури В. К. и Йен С. С. Максимальная несущая способность фундаментов мелкого заложения на песке с армированием георешеткой. Канадский геотехнический журнал, 1993, 30 (3): 545–549.
7. 7.Шин Э., Пинкус Х., Дас Б., Пури В., Йен С. и Кук Э. Несущая способность ленточного фундамента на глине, армированной георешеткой. Журнал геотехнических испытаний, 1993, 16 (4): 534.
8. 8. Дас Б. М. и Омар М. Т. Влияние ширины фундамента на модельные испытания на несущую способность песка с армированием георешеткой. Геотехническая и геологическая инженерия, 1994, 12 (2): 133–141.
9. 9. Етимоглу Т., Ву Дж. Т. Х., Сагламер А. Несущая способность прямоугольных фундаментов на песке, армированном георешеткой.Журнал геотехнической инженерии, 1994, 120 (12): 2083–2099.
10. 10. Дас Б. М., Шин Э. К. и Сингх Г. Ленточный фундамент на глине, усиленной георешеткой: предварительная процедура проектирования. Международное общество морских и полярных инженеров. Шестая Международная конференция по морской и полярной инженерии, 1996 г., 26–31 мая, Лос-Анджелес, Калифорния, США.
11. 11. Адамс М. Т. и Коллин Дж. Г. Испытания под нагрузкой на большую модель разбросанного фундамента на геосинтетических основаниях из армированного грунта.Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1997, 123 (1).
12. 12. Зайни М. И., Каса А. и Наян К. А. Прочность на сдвиг границы раздела геосинтетической глиняной облицовки (GCL) и остаточного грунта. Международный журнал передовых наук, инженерии и информационных технологий, 2012. 2 (2): 156–158.
13. 13. Xie L., Zhu Y., Li Y. и Su T. C. Экспериментальное исследование давления кровати вокруг геотекстильного матраса с наклонной пластиной. PLoS ONE, 2019, 14 (1): e0211312.pmid: 30682145
14. 14. Бинке Дж. И Ли К. Л. Испытания несущей способности армированных земляных плит. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1975, 101 (Протокол ASCE № 11792).
15. 15. Уэйн М. Х., Хан Дж. И Акинс К. Проектирование геосинтетических армированных фундаментов. геосинтетика в системах усиления фундамента и контроля эрозии, 1998 г., Источник: https://cedb.asce.org/CEDBsearch/record.jsp?dockey=0113604
16. 16. Михаловски Р.L. Предельные нагрузки на грунты с усиленным фундаментом. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 2004, 130 (4): 381–390.
17. 17. Чен К. и Абу-Фарсах М. Анализ предельной несущей способности ленточных фундаментов на армированном грунтовом фундаменте. Почвы и фундаменты, 2015, 55 (1): 74–85.
18. 18. Лав Дж. П., Берд Х. Дж., Миллиган Г. В. Э. и Хоулсби Г. Т. Аналитические и модельные исследования армирования слоя зернистой засыпки на мягком глиняном грунте.Канадский геотехнический журнал, 1987, 24 (4): 611–622.
19. 19. Махарадж Д. К. Нелинейный конечно-элементный анализ опор полосы на армированной глине. Электронный журнал геотехнической инженерии, 2003, 8.
20. 20. Эль Савваф М. А. Поведение ленточного фундамента на песке, армированном георешеткой, над мягким глиняным откосом. Геотекстиль и геомембраны, 2007, 25 (1): 50–60.
21. 21. Ахмед А., Эль-Тохами А. М. и Марей Н. А. Двумерный конечно-элементный анализ лабораторной модели насыпи.В геотехнической инженерии для смягчения последствий стихийных бедствий и реабилитации, 2008 г., https://doi.org/10.1007/978-3-540-79846-0_133
22. 22. Аламшахи С., Хатаф Н. Несущая способность ленточных фундаментов на песчаных склонах, усиленных георешеткой и анкерной сеткой. Геотекстиль и геомембраны, 2009, 27 (3).
23. 23. Чен К., и Абу-Фарсах М. Численный анализ для изучения масштабного эффекта неглубокого фундамента на укрепленных грунтах. Рестон, Вирджиния: Материалы конференции ASCE Geo-Frontiers 2011, 13–16 марта 2011 г., Даллас, Техас | г 20110000.
24. 24. Рафтари М., Кассим К. А., Рашид А. С. А., Моайеди Х. Осадка мелкого фундамента возле укрепленных склонов. Электронный журнал геотехнической инженерии, 2013, 18.
25. 25. Аззам У. Р. и Наср А. М. Несущая способность основания из оболочек на армированном песке. Журнал перспективных исследований, 2015, 6 (5). pmid: 26425361
26. 26. Хусейн М.Г. и Мегид М.А. Трехмерный метод конечных элементов для моделирования двухосной георешетки с применением к почвам, усиленным георешеткой.Геотекстиль и геомембраны, 2016, 44 (3): 295–307.
27. 27. Араб М. Г., Омар М. и Тахмаз А. Численный анализ фундаментов мелкого заложения на грунте, армированном георешеткой. Сеть конференций MATEC, 2017, 120.
28. 28. Каса А., Чик З. и Таха М. Р. Глобальная устойчивость и оседание сегментных подпорных стен, армированных георешеткой. ТОЖСАТ, 2012, 2 (4): 41–46.
29. 29. Видаль, М. Х. Развитие и будущее армированного грунта. Труды симпозиума по укреплению грунта на ежегодном съезде ASCE, Питтсбург, Пенсильвания, 1978, стр. 1–61.
30. 30. Кернер Р. М., Карсон Д. А., Дэниел Д. Э. и Бонапарт Р. Текущее состояние тестовых участков Цинциннати GCL. Геотекстиль и геомембраны, 1997, 15 (4–6), 313–340.
31. 31. Бушехриан А. Х., Хатаф Н. и Гахрамани А. Моделирование циклического поведения неглубоких фундаментов, опирающихся на геомеш и песок, армированный якорями. Геотекстиль и геомембраны, 2011, 29 (3): 242–248.
32. 32. Рен Й. Мгновенная реакция на нагрузку и оседание ленточных фундаментов, опирающихся на глину, армированную георешеткой, 2015 г., Получено с https: // etda.библиотеки.psu.edu/catalog/25223
33. 33. Габр М. А., Додсон Р. и Коллин Дж. Г. Исследование распределения напряжений в песке, армированном георешеткой. Геосинтетика в системах укрепления фундамента и контроля эрозии, 1998 г., взято с https://cedb.asce.org/CEDBsearch/record.jsp?dockey=0113608
34. 34. Чен К., Абу-Фарсах М. Ю., Шарма Р., Чжан Х. Лабораторное исследование поведения фундаментов на геосинтетически армированных глинистых грунтах. Отчет об исследованиях в области транспорта: Журнал Совета по исследованиям в области транспорта, 2004 г., 2007 г., (1): 28–38.
35. 35. Алаваджи Х. А. Испытания модели пластиной нагрузкой на складной грунт. Журнал Университета Короля Сауда — Технические науки, 1998, 10 (2).
36. 36. Аббас Дж. М., Чик З. Х. и Таха М. Р. Моделирование и анализ одной сваи, подвергшейся воздействию поперечной нагрузки. Электронный журнал геотехнической инженерии, 2008, 13 (E): 1–15.
37. 37. Росьиди С. А., Таха М. Р. и Наян К. А. М. Эмпирическая модельная оценка несущей способности осадочного остаточного грунта методом поверхностных волн.Jurnal Kejuruteraan, 2010, 22 (2010): 75–88.
38. 38. Хаджезаде М., Таха М. Р., Эль-Шафи А. и Эслами М. Модифицированная оптимизация роя частиц для оптимального проектирования опор и подпорной стены. Журнал Чжэцзянского университета: Science A, 2011, 12 (6): 415–427.
39. 39. Джох С. Х., Хванг С. К., Хассанул Р. и Рахман Н. А. Построение поперечного сечения модуля упругости железнодорожного полотна под балластом для определения потенциальной осадки. Журнал Корейского общества железных дорог, 2011, 14 (3): 256–261.
40. 40. Чик З., Альджанаби К. А., Каса А. и Таха М. Р. Моделирование искусственной нейронной сетью с перекрестной проверкой десятикратной проверки поведения каменной колонны под насыпью шоссе. Арабский журнал наук о Земле, 2013, 7 (11): 4877–4887.
41. 41. Ли Ю. П., Янг Ю., Йи Дж. Т., Хо Дж. Х., Ши Дж. Й. и Го С. Х. Причины проникновения самоподъемных оснований со спудканом в глины после монтажа. PLoS ONE, 2018, 13 (11): e0206626. pmid: 30395581
42. 42.Азриф М., Закиран М. Н. Ф., Сякира М. Р. Н., Азван С. М., Нур Р. К., Ли Э. К. и др. Применение геофизических исследований к возникновению поселений — тематическое исследование. На 2-м Азиатско-Тихоокеанском совещании EAGE-GSM по приповерхностной геонауке и инженерии (2-е Азиатско-Тихоокеанское совещание EAGE-GSM по приповерхностной геонауке и инженерии). Европейская ассоциация геологов и инженеров, EAGE, 2019.
43. 43. Чжаньфан Х., Сяохун Б., Чао Ю. и Яньпин В. Вертикальная несущая способность фундамента из свайного разжижаемого песчаного грунта при горизонтальной сейсмической силе.PLoS ONE, 2020, 15 (3): e0229532. pmid: 32191717
44. 44. Ли К., Манджунатх В. и Дэвайкар Д. Численные и модельные исследования ленточного фундамента, поддерживаемого системой армированного гранулированного грунта и мягкого грунта. Канадский геотехнический журнал, 2011 г., 36: 793–806.
45. 45. Куриан Н. П., Бина К. С. и Кумар Р. К. Осадка армированного песка в фундаменте. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1997, 123 (9): 818–827.
46. 46. Зорнберг Дж.Г., Лещинский Д. Сравнение международных критериев проектирования геосинтетических армированных грунтовых конструкций. В: Ochiai et al. (ред.) Ориентиры в укреплении земли, 2003, 2: 1095–1106.
47. 47. Лещинский Д. О глобальном равновесии при проектировании геосинтетической армированной стены. J. Geotech. Geoenviron. Англ. ASCE, 2009, 135 (3): 309–315.
48. 48. Ян К.Х. Утомо П. и Лю Т.Л. Оценка подходов к расчету на основе равновесия сил и деформации для прогнозирования нагрузок на арматуру в геосинтетических конструкциях из армированного грунта.j.GeoEng, 2013, 8 (2): 41–54.
49. 49. Sieira A.C.F. Вытягивание геотекстиля: численный прогноз. Int. J. Eng. Res., 2016, Appl. 6 (11–4): 15–18.
50. 50. Шарма Р., Чен К., Абу-Фарсах М. и Юн С. Аналитическое моделирование грунтового основания, армированного георешеткой. Геотекстиль и геомембраны, 2009, 27 (1): 63–72.
51. 51. Лю С. Ю., Хан Дж., Чжан Д. В. и Хун З. С. Комбинированный метод DJM-PVD для улучшения мягких грунтов. Geosynthetics International, 2008, 15 (1): 43–54.
52. 52. Rowe R.K. и Taechakumthorn C. Комбинированное воздействие PVD и армирования на насыпи на чувствительных к скорости грунтов. Геотекстиль и, 2008, 26 (3): 239–249.
53. 53. Ван К., Ли Х., Сюн З., Ван К., Су К. и Чжан Ю. Экспериментальное исследование влияния цементирующей арматуры на прочность на сдвиг трещиноватого массива горных пород. PLoS ONE, 2019, 14 (8): e0220643. pmid: 31404074
54. 54. Ван Ю., Гэ Л., Ченди С., Ван Х., Хан Дж.И Го З. Анализ гидравлических характеристик улучшенных песчаных грунтов с мягкими породами. PLoS ONE, 2020, 15 (1): e0227957. pmid: 31978135
55. 55. Хан Дж., Покхарел С. К., Ян Х., Манандхар К., Лещинский Д., Халахми И. и др. Характеристики оснований из RAP, армированных геоячейками, на слабом грунтовом полотне при полномасштабных движущихся колесных нагрузках. Журнал материалов в гражданском строительстве, 2011, 23 (11): 1525–1534.
56. 56. Ван Дж. К., Чжан Л. Л., Сюэ Дж. Ф. и Йи Т. Реакция на осадку неглубоких квадратных фундаментов на песке, армированном георешеткой, при циклической нагрузке.Геотекстиль и геомембраны, 2018, 46 (3): 586–596.
57. 57. Акинмусуру Дж. О. и Акинболаде Дж. А. Устойчивость нагруженных опор на армированном грунте. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1981, 107 (Протокол ASCE 16320).
58. 58. Чжоу Х. и Вэнь X. Модельные исследования песчаной подушки, армированной георешеткой или геоячейками, на мягком грунте. Геотекстиль и геомембраны, 2008, 26 (3): 231–238.
59. 59. Бринкгрев Р. Б. Дж. И Вермеер П.A. Конечноэлементный код для анализа грунтов и горных пород. А. А. Балкема, Роттердам, Нидерланды, 1998.
60. 60. Гольдшейдер М. Истинные трехосные испытания на плотном песке. Практикум по определяющим отношениям для почв, 1982, 11–54. Получено с https://ci.nii.ac.jp/naid/10007804852/
61. 61. Бринкгрев, Р. Б. Дж., Кумарсвами, С., Свольфс, В. М., Уотерман, Д., Чесару, А., Бонньер, П. Г. и др., 2014 г., Plaxis 2014. PLAXIS bv, Нидерланды.
62. 62. NAUE GmbH & Co.KG, 2012. https://www.naue.com/naue-geosynthetics/geogrid-secugrid/ (веб-сайт) [10 июня 2020 г.]
63. 63. Мейерхоф, Г.Г. Предельная несущая способность фундаментов. geotecniadecolombia.com 1963, Получено с http://geotecniadecolombia.com/xtras/ Максимальная несущая способность фундаментов.pdf
64. 64. Буссинеск, Дж. Применение потенциалов равновесия и движения твердых эластичных материалов, Готье-Виллар, Париж, (1883).
65. 65.Траутманн К. Х. и Кулхави Ф. Х. Поведение при подъеме и перемещении насыпных фундаментов. Журнал геотехнической инженерии, 1988, 114 (2): 168–184.

Фонд для печи для пиццы | Бетонная плита для кирпичной печи

Обзор
Фундаментная плита — это именно та плита, на которой будут стоять подставка и камера печи. Мы рекомендуем железобетонную плиту 5 1/2 ″, обрамленную недорогими шпильками 2 ″ x 6 ″, или материалом, который у вас уже есть, который можно разрезать до нужного размера.

Размеры бетонной плиты кирпичной печи, перечисленные ниже, на 8 дюймов шире, чем размеры вашей стойки для бетонных блоков, что дает вам 2 дюйма для отделочного материала и 2 дюйма по обе стороны от стойки. Плита также имеет глубину 10 дюймов, что дает 4 дюйма сзади (2 дюйма отделка и откос) и 6 дюймов спереди (дополнительное пространство создает хороший край для хранения древесины). Фундаментная плита печи для пиццы также будет использоваться для поддержки форм, которые вы будете использовать при строительстве плиты пода. Готовая верхняя часть плиты должна быть на 2–3 дюйма над уровнем земли.

Рекомендуемые размеры фундаментной плиты и подставки для блоков для размера вашей печи следующие (проверьте другие размеры):

Размер печи	Фундамент	Подставка для блоков
36 ″	71 ″ x 80 ″	63 ″ x 70 ″
42 ″	77 ″ x 86 ″	69 ″ x 76 ″

Щелкните страницы строительных материалов, чтобы просмотреть список того, что требуется для строительства фундаментной плиты.

Инструкции
Выкопайте фундамент печи для пиццы (фото 1), затем обрамите плиту из бруса 2 ″ x6 ″, установленного на правильную высоту. Убедитесь, что более длинная шпилька находится внутри более короткой шпильки, а проем рамы имеет правильный размер. При необходимости удерживайте каркас деревянными кольями. Убедитесь, что рамка ровная, квадратная и обращена точно в нужном вам направлении.

Положите 3-дюймовую основу из мелкого гравия (или щебня), уплотните камень (фото 2) и накройте его слоем пластикового покрытия объемом 6 мл, чтобы плита не впитывала воду.

Поместите лист проволочной сетки внутри фундаментной рамы и установите сетку из двух частей, используя набор арматурных стержней 1/2 ″ (# 4) 4 ″ и 8 ″ внутри фундаментной рамы. Свяжите арматурный стержень вместе проволочной связкой, затем установите проволочную сетку и арматурный стержень на полпути вверх по площадке (2 3/4 дюйма), используя либо опоры для арматуры, либо фрагменты кирпича (фото 3).

Замесите бетон (Фото 4), затем залейте (Фото 5) и выровняйте. Используйте 2 ″ x4 ″, чтобы выровнять бетонную стяжку и выровнять бетон, а затем закончить до гладкости, которая подходит вам как дно вашего места для хранения древесины.Дайте плите застыть в течение дня или двух.

Вы готовы продолжить путь к блок-стойке.

Перейти прямо на страницу содержания.

Фундамент печи был выполнен за 8 часов.

Подсказки и подсказки
Используйте культиватор, чтобы взломать землю перед выемкой грунта. Вы можете арендовать один в Home Depot. Если ваша земля твердая и / или сухая, поливайте ее из разбрызгивателя в течение нескольких дней, прежде чем начать. Ваш участок должен быть мягким, но не мутным.

Сравните размеры обеих диагоналей фундаментной рамы, чтобы убедиться, что фундамент квадратный. Дважды проверьте, действительно ли ваша основа обращена именно в том направлении, в котором должна располагаться печь.

Объем бетона в фундаменте может быть большим (40 мешков по 80 фунтов или больше), и смешивание его вручную в тачке может потребовать энергии и времени, которые пригодятся вам в дальнейшем в проекте. Возьмите миксер в Home Depot и попросите друга (или заплатите местному подростку) помочь вам перемешать и разлить плиту.

Помните, что хотя бетонная плита кирпичной печи должна быть квадратной, ровной и прочной, чтобы печь правильно поднялась, ее никогда не увидят. Лучшую отделку стоит сохранить на потом в проекте и не бойтесь действовать быстро на этом этапе.

Особых фондов и Закон о партийной стене: конец «банкирского бункера»?

25 января 2016 года газета Evening Standard опубликовала статью под заголовком « Городской босс в битве за мега-подвал« Дикий Запад »» .Это описывало последний раунд в длительной битве между мистером и миссис Фэрхолм и двумя группами их соседей в результате строительства нового подвала под их солидным двухквартирным домом в Кенсингтоне. Разъяренные соседи — это владельцы другого двухквартирного дома и владельцы квартир в соседнем квартале, который разделяет садовую стену с Фэрхолмсами.

Эта записка описывает более раннюю часть противостояния, разрешенного в окружном суде в центре Лондона в сентябре прошлого года.Он обратился к вопросу о том, противоречит ли метод строительства стен и пола нового подвала Закону № «Партийная стена и т. Д.» От 1996 года № (PWA 1996).

Чатуранчанда — Фэрхолм

В соответствии с PWA 1996, Фэрхолмы (как владельцев зданий ) направили уведомления соседям ( соседних владельцев ) о своем намерении построить подвал. Каждая сторона назначила инспектора в соответствии с разделом , раздел 10 , и третий инспектор был выбран в связи со спором.Обязанности геодезистов в соответствии с PWA 1996 включают выдачи разрешений на выполнение работ в соответствии с Законом. Если геодезисты, назначенные стороной, не придут к соглашению, вопрос может решить третий геодезист.

Предлагаемое строительство включало подкрепление стены для вечеринок, отделяющей дом Фэрхолмса от соседнего участка, с помощью железобетонных оснований, опирающихся на ранее заложенные массивные бетонные (неармированные) ленточные фундаменты. На заключительной операции опоры были соединены арматурными стержнями, выступающими горизонтально у основания опор, к железобетонной плите перекрытия, построенной после того, как опоры были построены.Работы на стене, общей с многоквартирным домом, были выполнены в аналогичной конструкции.

По иронии судьбы, владельцы другого полуфабриката уже построили собственный большой подвал и для этой цели расширили стену для вечеринок вниз. Однако это не помешало им выступить против работ Fairhomes.

Обе группы соседей утверждали, что этот метод строительства противоречил PWA 1996, если они не дали согласия, что они не сделали ( письменное согласие требуется для специальных фондов в соответствии с разделом 7 ).Третий инспектор присуждал призы между Фэрхолмсом и обеими группами соседей, считая, что он этого не сделал. Обе группы соседей подали апелляцию в окружной суд в соответствии со статьей 10 (17) .

Окружной суд назначил судебное разбирательство по предварительному вопросу о том, включали ли работы Фэрхолмса усиленную основу, составляющую специальный фундамент для целей PWA 1996.

В случае, если суд вынес решение в пользу Фэрхолмса. На практике этого было достаточно для рассмотрения апелляций, так что Фэрхолмсы могли беспрепятственно приступить к работе с подвалом.Фактически, они пошли дальше, как только были выданы награды третьего геодезиста, поэтому они столкнулись со значительным риском принудительного судебного запрета на снос большей части работ, если апелляция была отклонена.

Ростверк или «специальные фундаменты»

Чтобы понять, как окружной суд разрешил спор, необходимо взглянуть на PWA 1996, формулировка которого (которая в значительной степени основана на предыдущем законодательстве середины XIX века) оставляет важные вопросы без ответа.

Во-первых, раздел 7 (4) предусматривает, что:

«Ничто в этом Законе не дает права собственнику здания закладывать специальные фундаменты на земле соседнего собственника без его предварительного письменного согласия».

Соседи утверждали, что новые работы содержат особые основания, и что они не могут быть размещены через границу без их согласия.

PWA 1996 дает два других соответствующих определения в разделе 20:

«Фундамент» по отношению к стене означает твердый грунт или искусственно созданную опору, опирающуюся на твердое основание, на которое опирается стена;

«Специальные фундаменты» означают фундаменты, в которых комплект балок или стержней используется с целью распределения любой нагрузки ».

Раздел 7 (4) восходит к 1930-м годам.В то время появился новый метод строительства зданий. Вместо того, чтобы переносить вес здания через кирпичные стены к обычным фундаментам, проходящим под всей длиной стен, новый метод включал передачу нагрузки на землю через серию вертикальных бетонных и стальных колонн, опирающихся на железобетонные опоры. . В то время они были известны как фундаменты ростверков.

Консультативный комитет, созданный Советом графства Лондона для расследования поправки к Закону о строительстве в Лондоне 1930 г. (предшественник PWA 1996 г., но который применялся только в Лондоне), рассмотрел вопрос о том, как вписать этот новый метод строительства фундамента в к схеме Закона 1930 г., который, как и PWA 1996 г., позволил перестроить партийные стены, включая новые фундаменты.

Практическая важность вопроса заключалась в том, что фундамент ростверка было (и остается) очень трудно удалить или изменить. Для эффективной и безопасной резки и удаления бетона и стали требуются специальные методы. Следовательно, установка таких фундаментов на земле может вызвать трудности у соседнего владельца, когда он захочет в будущем провести работы с стеной для вечеринок.

В отчете консультативного комитета за 1935 г. рекомендовалось, чтобы фундаменты ростверков для колонн собственника здания можно было размещать ниже партийных стен при условии, что они не выступают дальше фундамента или бетонного фундамента обычной стены.Однако в комментариях к окончательному отчету в 1938 г. было рекомендовано, чтобы соседний владелец имел право наложить вето на закладку фундаментов ростверков на его земле. Это была позиция, занятая разделом 45 (2) Закона Лондонских строительных законов (поправка) 1939 года , в котором слова «ростверковые фундаменты» были изменены на «специальные фундаменты». Это та же позиция, что и в PWA 1996.

Выражение «фундамент» в PWA 1996, как и многое другое, не учитывает новые технологии, а определяется ссылкой на традиционные стены с ленточным фундаментом или опирающиеся непосредственно на землю.Следовательно, не каждый элемент стены, находящийся под землей, является фундаментом. В деле Standard Bank of British South America v Stokes (1878) 9 ChD 68 утверждалось, что право поднимать партийную стену в соответствии с Законом о столичном строительстве 1855 года включало ее расширение вниз. Закон о строительстве в Лондоне 1894 года прямо разрешил подкрепление впервые (, раздел 88 (1) ), и это было перенесено в PWA 1996 года в разделе 2 (2) (а).

Опоры и опоры

Есть два других важных понятия, не определенных в PWA 1996:

• «Опоры», упомянутые в разделах 1 (6) и 1 (7).Это должно означать расширение стены у ее основания, когда она кладется на фундамент, но отдельно от фундамента.
• «Подкрепить» — это глагол, а не существительное в PWA 1996. Это подразумевает поддержку снизу.

Доводы соседних собственников

Доводы соседних владельцев можно резюмировать следующим образом:

• Фундаменты включали в себя как массивные бетонные опоры, так и армированные опоры, поскольку они передавали нагрузку на опоры.
• Железобетонная плита проходила по земле и соединялась с подпорками. Таким образом, основания и плита составляли единую фундаментную систему, часть которой лежала по обе стороны от стены для вечеринок и на прилегающих землях владельцев.
• Метод строительства был недопустимой попыткой обойти запрет в разделе 7 (4), по сути, подделкой. Этот аргумент был сформулирован двояко:
  • бетонные основания не выполняли конструктивных функций и имели чисто косметический характер.«Настоящие» основания — это опоры и плита вместе; или
  • , в качестве альтернативы, выбранный метод строительства был сознательно выбран, чтобы избежать PWA 1996. Обычная конструкция фундамента подвала предполагала использование железобетона, а не массивного неармированного бетона. Таким образом, в следующих случаях в других областях, где суды применяли принципы государственной политики для отмены договоренностей, рассчитанных на уклонение от целей законодательства (см. Snook v London и West Riding Investments Ltd [1967] 2 QB 786 и Stone v Hitch [2001] EWCA Civ 63 ), суд попросили признать, что дизайн должен рассматриваться как такой, который не позволяет избежать статьи 7 (4).

Ответ Fairholmes

Ответ Fairholmes был следующим:

• Выражение «фундамент» в PWA 1996 применяется только к конструкции, которая фактически опирается на землю. Любая другая интерпретация противоречила бы формулировке и предполагала, что вся несущая конструкция (или, по крайней мере, ниже уровня земли) может рассматриваться как фундамент. Поскольку в деле Standard Bank of British South America v Stokes было указано, что партийная стена может быть расширена вниз, а в Законе прямо упоминается подкрепление как разрешенное, не может быть правильным, что такие сооружения являются фундаментом в соответствии с Законом.
• Плита не передавала нагрузку здания на землю. Экспертное инженерное свидетельство (от инженера, спроектировавшего подвал) подчеркнуло последовательность строительства. После того, как фундамент из массивного бетона был размещен и на нем были залиты опоры, все нагрузки были учтены до начала строительства плиты. Это также относится к боковым нагрузкам, которые в противном случае могли бы косвенно воздействовать на плиту из-за скручивания опорных штифтов вниз по направлению к плите.
• По ложным аргументам, фундамент из массивного бетона был заявлен как несущий элемент, что было подтверждено последовательностью строительства.Также были обоснованные инженерные причины решения инженера использовать бетонные фундаменты.

Суд решил спор в пользу Фэрхолмсов, в основном потому, что он принял показания дизайнера, который, по иронии судьбы, также спроектировал подвал соседей!

Последствия Чатуранчанда против Фэрхолма?

Каковы долгосрочные последствия этого решения?

Партийные споры часто бывают ожесточенными и иррациональными.Многие конструкции, особенно фундаменты, используют железобетон. Случай является полезным предупреждением из двух пунктов.

Во-первых, каждый дизайнер должен знать раздел 7 (4). Если не будет достигнута договоренность с соседним владельцем (ами), строительство усиленной стены для вечеринок может оказаться невозможным. Учитывая, что любая крупная схема, скорее всего, будет включать в себя награждение партийной стены со многими соседями, риски весьма значительны.

Во-вторых, область «фиктивных» аргументов остается потенциальным минным полем.В деле Chaturanchanda v Fairholme судье было предложено отклонить применимость дел о фальсификациях на том основании, что они касались согласованных сделок, оформленных в форме, не отражающей их сущности, с целью уклонения от государственной политики. Выбор одного метода строительства в пользу другого не основывался на тех же принципах. Если метод достиг своей цели, это было делом владельца здания. Для суда было незаконным исследовать доступные альтернативы и сравнивать их с некоторыми неопределенными критериями, такими как стоимость и время, чтобы убедиться, что выбранный метод каким-либо образом противоречит государственной политике.

Однако суд отклонил этот довод. Его Высочество судья Бейли прокомментировал в пункте 46 решения:

«Если очевидно, что лицо применило уловку или устройство исключительно для того, чтобы обойти явное намерение парламента, немыслимо, чтобы суд закрыл глаза на такое поведение».

Он подробно рассмотрел проект, прежде чем пришел к выводу, что, учитывая существенный характер массивных бетонных фундаментов и свидетельства проектировщика (которые он принял), он мог быть чрезмерно спроектирован, но не мог быть осужден как «уловка или устройство». »Только на этом основании.

Таким образом, для любой стороны, оспаривающей арбитражное решение на аналогичных основаниях или сопротивляющейся такому вызову, было бы разумно вооружиться экспертными доказательствами философии замысла, а также жизнеспособности, рациональности и стоимости альтернатив.

Стивен представлял г-на и г-жу Фэрхолм на слушании по предварительному вопросу, инструктированному Gannons Solicitors.

Landmark Chambers Стивен Бикфорд-Смит

Восковая основа и усиленные гребни. Часть 2

Интересно отметить, что в то время, когда Рут разрабатывал свои металлические ролики, у него, по-видимому, были некоторые сомнения относительно того, может ли ему угрожать нарушение патента Вагнера.В июне 1876 года он опубликовал несколько писем Вагнера, касающихся проделанной им работы. В сноске Рут упоминает тот факт, что Куинби заложил основу гребня еще в 1846 году. Странно, если это так, что Куинби не претендовал на открытие, поскольку это было намного раньше, чем Меринг сделал свое изобретение. В ранних выпусках книги Куинби он выступает за использование гребешков-направляющих, чтобы пчелы двигались в правильном направлении. Он предлагает расплавить один край гребня или погрузить его в расплавленный воск и приложить к дереву, прежде чем оно остынет.Вероятно, это был такой фундамент, к которому относится ссылка.

Есть некоторый вопрос относительно того, где провести черту, отдавая должное людям, работавшим над совершенствованием основания в этот ранний период. Кажется, нет никаких сомнений в том, что Root наконец решил проблему, но другие, похоже, были очень близки к этому. А. Дж. Кук в ранних изданиях своего Руководства по пасеке утверждает, что братья Король изготовили и получили патент на первые вальцы.Однако это были просто колеса шириной в полтора дюйма, штампованные, как немецкие пластины. Они использовались для штамповки воска, нанесенного на дерево, исключительно для направляющих. Машина оказалась малоценной и особого внимания не привлекала.

Кук считает, что Фредерик Вайс изобрел в 1873 году машину, которая действительно принесла фундамент в широкое распространение. Его рулоны были около шести дюймов в длину, с неглубокими канавками между пирамидальными выступами, так что между ячейками возвышалась неглубокая стенка.Кук утверждает, что именно на этой машине Джон Лонг заложил фундамент в 1874 и 1975 годах, что доказало его успех. Как тот, кто использовал часть этого раннего фундамента, Кук должен быть компетентным свидетелем. Он выражает сожаление по поводу тенденции игнорировать услуги Вайса. В более поздних изданиях он приписывает Руту то, что он ввел его в широкое употребление, но все же приписывает изобретение Вайсу. Dadant-Langstroth Honeybee приписывает Weiss первое производство основы в Америке, но заявляет, что она, вероятно, была на импортной машине.

После того, как проблема изготовления оттисков была решена, все еще оставалась потребность в получении парафина в надлежащей форме для прохождения через мельницу. Какое-то время лучшим известным методом было окунуть доску в расплавленный воск и снять полученный лист после того, как он остынет. В лучшем случае это было утомительно и неудовлетворительно.

Это привело к тому, что Д. С. Гивен из Хупестона, штат Иллинойс, попытался изготовить фундамент с помощью пресса, который сделал бы лист в проволочном каркасе готовым к использованию.Этот пресс был описан в пчелиных журналах в 1879 году и какое-то время привлекал к себе большое внимание. Рут заявил в Gleanings, что данная пресса позволит создавать рамы с фундаментом, готовые к использованию, и при необходимости отправлять их непосредственно пчеловоду.

Пресс Гивен был сделан из металла и давал довольно хороший продукт, если верить комментариям, опубликованным в то время. Годом раньше Оливер Фостер сделал гипсовую повязку, похожую на ту, что описал Чешир и которую он описал с энтузиазмом.В своих опубликованных комментариях он заявил, что если пластины будут сделаны из металла, они прослужат бесконечно. Возможно, его предложение послужило источником вдохновения, которое положило начало работе Given. Данный пресс состоял из двух металлических листов, имеющих форму основания ячейки.

Фундаментный пресс Гивена 1879 года состоял из двух штампованных металлических листов.

Они были соединены вместе с помощью петли, что позволило соединить их вместе с помощью листа воска между ними. Затем пластины были помещены под пресс, похожий на печатные станки того времени, который оказывал сильное давление.Таким образом, соединяя пластины вместе, как книгу, поверх листа воска и оказывая достаточное давление, можно было получить четкий отпечаток. Продукт нельзя было сравнивать с продуктом, произведенным на валковых мельницах, и было невозможно получить больше, чем небольшой лист, поэтому данный пресс был позже списан.

Многие первые производители меда сделали удовлетворительную основу из сот с помощью ручного пресса (см. Выше).

Хотя Рут был далеко впереди со своими рулонами, сложность покрытия воска не позволяла ему добиться небольшого прогресса, и он продолжал поощрять каждый новый метод.В 1880 году он заплатил некоему Джону Фарису из Вирджинии 143 доллара, чтобы тот приехал в Медину и продемонстрировал наряд, который он сшил из гипса.

Это не отличалось от других по важным деталям, которые были сделаны для прогресса, но Root, похоже, был впечатлен этим. Он заявил в Gleanings, что не был готов изготавливать листы для продажи в данных обстоятельствах, хотя фундамент был лучше, чем любой, сделанный в рулонах. Он думал, что это будет улучшено, и не был бы удивлен, если бы булочки были полностью отложены до другого сезона.

После публикации отчета о визите Фариса в Медину У. Г. Фелпс из Мэриленда заявил о своем предшествующем изобретении описанного процесса. Публикуя свое письмо, Рут прокомментировал, что несколько других делали аналогичные заявления, что указывает на то, что подобные эксперименты в то время были довольно распространены.

Стан Dunham дал тонкое основание и высокие боковые стенки, явное улучшение.

Твердая история бетона

История бетона настолько древняя, что мы даже не знаем, когда и где она начинается.Это история открытий, экспериментов и загадок. Императоры и короли стали легендами о возведении великих бетонных сооружений, некоторые из которых до сих пор остаются загадкой для инженеров. Многие из самых опытных архитекторов в истории черпали вдохновение в плитах из серого строительного материала. Обычные каменщики продвинули технологию, а мошенник сыграл решающую роль в разработке рецептов бетона.

Сегодня мир буквально залит бетоном, от дорог и тротуаров до мостов и плотин.Само слово стало синонимом чего-то реального и осязаемого. Прижмите отпечатки ладоней к тротуару и подпишите свое имя в истории. Это история бетона.

Первый цемент — а может, и бетон?

Давайте разберемся с этим прямо здесь: цемент и бетон — это не одно и то же. Цемент, смесь измельченного известняка и глины, входит в состав бетона вместе с водой, песком и гравием. Изобретение бетона стало возможным благодаря развитию цемента, и, чтобы проследить историю цемента, мы должны проследить использование его компонентов.

Самое раннее известное использование известняка в конструкции датируется примерно 12 000 лет назад. Он был найден в храме Гёбекли-Тепе на территории современной Турции. Исторический храм предполагает, что, возможно, переход человечества от кочевничества к цивилизации был вызван не сельским хозяйством, а желанием собираться и поклоняться в большом здании. Известняк составлял резные Т-образные столбы Гёбекли-тепе.

Руины Гебекли Тепе, старейшего известного храма в мире.

Teomancimit / Викимедиа

За тысячелетия, прошедшие между этой структурой и удивительным бетоном римских времен, культуры по всему миру разработали лучшие строительные материалы, некоторые из которых вы можете рассматривать как своего рода протобетон. Например, недавно археологи задались вопросом, можно ли найти раннюю форму бетона в египетских пирамидах. Гипотеза гласит, что египтяне, возможно, не тащили к пирамидам каждых строительных блоков, но что блоки к вершине пирамид могли быть отлиты в форме так же, как мы сегодня заливаем бетон в форму, чтобы придать ей форму. .Однако большинство археологов считают, что нет никаких доказательств того, что какие-либо блоки сделаны из искусственного материала, такого как бетон. Вместо этого широко распространено мнение, что они сделаны из известняка, который также мог содержать глина.

Нет также свидетельств того, что греки использовали бетон. Тем не менее, минойцы Крита действительно использовали искусственный строительный материал для полов, фундаментов и канализаций, согласно книге Роберта Курланда Concrete Planet: The Strange and Skinating Story of the World of the World the Human Made Material .Этот минойский материал, возможно, не был тем бетоном, который мы знаем сегодня, но это была смесь аналогичного сорта. Глина была основным компонентом, также использовался вулканический пепел, который сегодня называется пуццолана.

Пуццолана происходит из Поццуоли, Италия, на месте горы Везувий, извержение которой разрушило римский город Помпеи в 79 году нашей эры. Тот же вулканический пепел, который покрыл этот древний город и вовремя заморозил его жителей, также помог римлянам создать первый известный бетон в мире — и самый прочный бетон, который когда-либо видело человечество.

Рим

Связь между Римом и бетоном настолько сильна, что мы даже взяли от них название «бетон». Он образован от латинского термина concretus , что означает «расти вместе», точно так же, как компоненты бетонной смеси образуют прочный строительный блок. Но римляне не называли свой бетон « concretus ». Фактически, они ошибочно назвали свой бетон caementis , что означает «каменистый материал». Caementis — это, конечно, слово, которое дало нам «цемент».«

Гора Везувий возвышается над руинами Помпеи.

Getty Images

Древние римляне делали бетон почти так же, как мы. Они изготавливали цемент, смешивая обожженный известняк с водой. Чтобы загустить смесь, они добавили вулканический пуццолан, измельченные камни и песок. Затем смесь в полужидком состоянии разливали в резные деревянные формы для создания гладких и прочных кусков бетона.

Римляне использовали бетон для строительства пандусов, террас и дорог.Выливание смеси в формы позволило римлянам построить своды, купола и арки великих акведуков империи. Ко второму веку до нашей эры римляне начали делать стены из бетона и облицовывать их кирпичной кладкой, что было сделано по двум причинам. Во-первых, древние римляне предпочитали эстетику кирпича серой плите из неприкрашенного бетона. Во-вторых, после Великого пожара в Риме в 64 году нашей эры, уничтожившего 10 из 14 районов города, бетон оказался огнестойким, хотя и не огнестойким.В этом отношении помог внешний кирпич.

Что делает римский бетон таким впечатляющим, так это его способность выдерживать сильные погодные условия, землетрясения и морские волны. Рассмотрим один из первых великих римских проектов.

Подъем Бетона к известности в Империи начался с смелого инженерного подвига в гавани Себастос в Кесарии, Израиль. Шел 23 год до нашей эры, время, когда бетон еще оставался малоизвестным материалом. Царь Иудеи Ирод, земля которого была территорией Римской империи, хотел улучшить экономику своего королевства.Что может быть лучше, чем построить порт на берегу Средиземного моря? Это был идеальный тест на прочность бетона.

Майкл Стиллвелл

Строительство гавани длилось восемь лет. В результате появилась одна из крупнейших гаваней в мире, уступающая только Александрии в Египте. Причалы и дамбы были сделаны из чистого бетона, вероятно, спускаемого в воду с помощью крана. Дайверы, затаив дыхание, отправились в Средиземное море, чтобы внести коррективы в расположение построек.После правильного выравнивания каждый тяжелый кусок бетона утрамбовывался. Город Кесария закончил строительство через пять лет после завершения строительства гавани, а процветающий порт принес царю Ироду титул «Ирод Великий».

Спустя более 2000 лет бетонная гавань все еще не пострадала. С земли это просто не видно. Гавань Себастоса была построена прямо на разломе. Землетрясения случаются каждые несколько столетий, в результате чего пристани и дамбы медленно погружаются под Средиземное море.Но гавань Себастоса была только началом. Римляне построили одни из самых известных бетонных сооружений в мире.

Пик римского бетона

После пожара 64 г. н.э. и смерти императора Нерона четыре года спустя в Риме разразилась гражданская война. Победителем стал генерал Флавий Веспасиан, более известный как Веспасиан. Став императором, он вознамерился построить самый большой театр в мире. Он назовет его «Амфитеатр Флавиев», он вмещает более 50 000 зрителей и обеспечивает полный обзор событий с любого места.Это был первый стадион в мире. Сегодня мы называем его Колизеем.

Закат над Колизеем летом.

Getty Images

Римский Колизей — это эллиптическое сооружение длиной 615 футов и высотой 157 футов, с площадью основания около 6 акров. В нем 80 входов, четыре из которых предназначены для VIP-персон, а один — для императора. Строительство Колизея было завершено 1937 лет назад, и сегодня он стоит как один из непреходящих символов Римской империи, а точнее говоря, как свидетельство прочности римского бетона.

Однако Колизей не полностью бетонный. Непропорционально большое количество кирпича и бетона можно найти по всей арене. По данным Concrete Planet , оценки количества бетона варьировались от 6000 до 653000 тонн. Однако около 80 процентов бетона было использовано для фундамента, поэтому само собой разумеется, что 6000 метрических тонн значительно занижают оценку. Но точно сказать сложно. После всех ударов, ушибов, землетрясений и ударов молний, ​​которые сооружение выдержало на протяжении двух тысячелетий, сегодня у нас осталось только треть первоначального сооружения.

Однако самое первозданное древнее бетонное сооружение в Риме было построено не для людей, а для богов. Спустя 1800 лет Пантеон стал таким же крепким, как и прежде. Инженеры, построившие великий храм Рима, намного опередили свое время — возможно, даже опередили наше время.

Купол Пантеона в Риме.

Getty Images

Пантеон был детищем императора Адриана. Адриан всегда интересовался архитектурой, и когда он стал императором в 117 году нашей эры, он хотел построить величайшее сооружение Империи как свидетельство богов.Он сделает это с самым большим куполом, который когда-либо видел мир.

Это было рискованное предприятие. Купол Пантеона будет охватывать 143 фута. Он был вдвое шире и выше любого купола из когда-либо созданных. Бетон заливали в изогнутую деревянную форму, идеальную полусферу, поставленную на строительные леса. После того, как строительные леса были сняты, одни стены должны были выдержать давление гигантской бетонной крыши, которая была огромной даже с учетом того, что знаменитый окулус в центре купола снимал часть нагрузки.

Римские инженеры построили эти бетонные стены невероятной толщины и облили их кирпичом внутри и снаружи. Внутри были выложены кирпичи, чтобы построить арки, снимающие напряжение со стен. Восемь цилиндрических сводов также снимают стресс, создавая галереи, в которых верующие могут стоять перед статуями богов. Дополнительный слой кирпича был уложен на землю по внешнему периметру здания.

Майкл Стиллвелл

Другими словами, стены были сильно усилены, а купол — нет.Сегодняшние инженеры не посмели бы построить неармированный купол такого размера. Такая конструкция из современного бетона будет постоянно находиться под угрозой обрушения.

Как же тогда Адриану и его инженерам удалось это осуществить? Они возились с конкретными рецептами. В куполе было немного больше вулканического пепла, чем в камнях, чтобы сделать его немного легче, а в стенах было гораздо больше каменного материала, что сделало их тяжелыми и прочными.

Но до сих пор мы не знаем всех секретов Пантеона.Самым полным из сохранившихся текстов о римском бетоне является « Об архитектуре » Витрувия. Однако этот том предшествует строительству Пантеона примерно на 150 лет. Когда Западная Римская империя официально пала в 476 году нашей эры, рецепт изготовления бетона Пантеона был утерян для истории.

Бетон открыт заново

Бетон вернулся через тысячу лет. Европа переживала темные века, и древнеримские тексты не были открыты заново до эпохи Возрождения.Инженеры эпохи Возрождения изучили книгу Витрувия Об архитектуре , но, не зная загадочного серого строительного материала, ученым было трудно расшифровать терминологию Витрувия. Только итальянский монах по имени Джованни Джокондо смог взломать код.

Джокондо изучал археологию и архитектуру и заметил нечто впечатляющее в caementis . Его устойчивость к атмосферным воздействиям предполагала, что он должен быть гидравлическим, что означает, что он затвердевает под водой. Бетон, подумал Джокондо, нужно воспроизвести.

Итак, Джокондо построил сооружения, в которых были смешаны известь и пуццолана, как велел Витрувий. Его первой попыткой был оригинальный мост Пон-Нотр-Дам. На вершине моста были построены дома, но примерно через 250 лет после завершения строительства все сооружение было снесено. В домах слишком много внимания уделялось этой примитивной версии бетона, и усилия Джокондо вошли в историю как единственная попытка создать бетон в эпоху Возрождения. Но на горизонте были еще большие прорывы.

«Морской путь к мосту Нотр-Дам и Пон-о-Менаж», автор Николя-Жан-Батист Рагене, 1756 г.

В XVI веке трасс — вулканический пепел, похожий на пуццолану, — был обнаружен в качестве полезного материала для изготовления инструментов в Андернахе, Германия. Каменщик попытался использовать золу в известковом растворе, смеси, очень похожей на бетон, и узнал, что полученный материал был более прочным и водостойким. Результатом стала цепная реакция, которая привела к созданию современного цемента.

В 17 веке голландцы начали продавать трасс во Францию ​​и Великобританию. Трасса использовалась для строительства зданий, требующих гидравлических свойств. В постоянном конфликте и конкуренции Франция и Великобритания начали попытки создать свои собственные гидравлические строительные материалы. Но у англичан было преимущество. У них был Джон Смитон.

Портрет Джона Смитона художника Р. Вудмана, 1833 г.

Коллекционер печатиGetty Images

Смитон известен как отец гражданского строительства.Он создал формулу влияния давления воздуха на скорость объекта, которая содержит «коэффициент Смитона». И более чем через тысячу лет после падения Рима и утраты секретов бетона Смитон заново открыл, как производить цемент.

В середине 1750-х годов Смитону было поручено построить маяк на опасном насесте на скалах Эддистоун, недалеко от южного побережья Англии. Все три маяка на этом месте были разрушены. Зиму не пережить. Второй обрушился во время урагана.Последний, имевший деревянный интерьер, загорелся от света и сгорел дотла. Смитон принял вызов и был полон решимости построить самый сильный маяк в мире.

Гравюра маяка Смитона на вихревых камнях.

Английский инженер-строитель экспериментировал с известными гидравлическими материалами. Он скатал шарики извести (вареная версия известняка) и трасса и бросил их в кипящую воду.Известь сама по себе растворилась, но известь, соприкасавшаяся с трассом, устояла. Затем Смитон испытал известняк из городка под названием Абертоу, бросив его в воду и раствор азотной кислоты, используемый для разделения минералов. Эксперимент показал, что примерно десятая часть известняка из Абертоу содержала глину. Смитон обратил внимание на высокую прочность этого известняко-глинистого конгломерата. Сегодня мы называем этот же материал натуральным цементом.

Маяк был построен между 1756 и 1759 годами с использованием гидравлического цементного раствора Смитона.Он стоял на Скалах Эддистоуна более века, прежде чем скалы начали разрушаться. В 1882 году маяк был разобран и перестроен в Плимуте, Англия.

Каждый британский бизнесмен хотел заработать на новом строительном материале. В маркетинговых целях производители стали называть свой натуральный цемент «римским цементом». За этим последует обман в бетонном бизнесе, который, в случае удачи, приведет к созданию еще более прочных материалов.

Мошенник

Джозеф Аспдин был каменщиком из Лидса, Англия.В 1820-х годах он ходил по мощеным дорогам города и крал кирпичи из известняка. Его дважды оштрафовали, но это не помешало известняковому вору уйти с кирпичами для своих материаловедческих тестов.

Исторические записи немного неоднородны, но мы знаем, что Аспдин сумел изобрести собственную цементную смесь. Он назвал его «портландцемент» в честь покрытого известняком острова Портленд. Как и термин «римский цемент», название «портландцемент» стало маркетинговой схемой. Но Джозеф Аспдин был не аферистом, а его сын Уильям.

Примерно в это же время существовала обычная инженерная практика, называемая перемешиванием суспензии, при которой порошкообразный (но не обожженный) известняк смешивали с глиной и водой. Смесь превратилась в пасту. Затем пасту обожгли в твердой печи и измельчили, превратив ее в цементный порошок. Если пасту обжигали слишком долго, полученный материал, называемый «клинкер», обычно выбрасывался.

Сохранившаяся печь для обжига извести в Берджесс-парке в Лондоне.

C Ford / Secretlondon / Викимедиа

Уильям Аспдин решил проверить ненужные обрезки клинкера.В молодости Уильям бросил отца, чтобы найти свой собственный путь в Лондоне. Он начал забирать клинкер из рук производителей цемента. У него не было ни служащих, ни печи. Все, что он сделал, это ударил клинкер молотком, чтобы разбить его. После того, как клинкер был смешан с другими цементными материалами, в результате был получен новый цемент, который спустя годы независимая фирма подтвердила, что он вдвое прочнее «римского цемента».

Портрет Уильяма Аспдина на странице xviii тома 1 «Рэдфордской циклопедии цементного строительства», 1910 год.

Уильям Аспдин создал цемент, который был лучше остальных, и все же он продолжил поиск инвесторов, которые ничего не знали о цементной промышленности, вопиюще лгали о своем продукте общественности, обманывали своих партнеров и начинали все сначала.

В проспекте своей первой цементной фирмы Уильям поставил перед собой цель установить достоверность своего непроверенного продукта. Он написал, что его цемент уже много лет существует в Северной Англии, обманным путем утверждая, что его собственный «портландцемент» — это тот же рецепт, который разработал его отец.

Фирме Уильяма удалось выкупить еще один цементный завод, но через год компания обанкротилась. Уильям нашел новых неопытных инвесторов и основал новую фирму на одной из своих предыдущих фабрик. Он опубликовал еще ложь. На этот раз он утверждал, что портландцемент его отца существует с 1821 года и что он использовался в одном из самых изнурительных строительных проектов Англии: туннеле в Темзе. Несколько человек погибли из-за наводнения во время недавнего строительства. Уильям утверждал, что рабочие использовали портландцемент для заделки ям, когда река протекала в туннель.Реальность, стоящая за этими историями, заключается в том, что ямы были заделаны глиной, и в 1821 году Джозеф Аспдин все еще воровал известняк с улицы.

Строительство туннеля через Темзу, Лондон, 1825-1843 гг.

Энн Ронан, коллекционер картинок и изображений Getty Images

Записи о том, как закончилось второе партнерство Уильяма, также скудны, но его третье коммерческое предприятие хорошо задокументировано. Однажды совет директоров предоставил Уильяму 300 фунтов стерлингов для инвестирования в фабрику.Уильяму было приказано купить паровой двигатель — и он это сделал всего за 80 фунтов стерлингов. Остальные деньги пошли в карман Уильяма.

Узнав, что он подделал квитанцию, совет директоров проверил Уильяма. Вскоре они узнали, что он обманул их с самого начала. Он присвоил средства, выделенные фирме. Он создавал записи о поддельных сотрудниках и забирал домой зарплаты. Уильяма не было.

Но ненадолго. Он быстро нашел еще одного инвестора и открыл четвертый цементный бизнес.Примерно в это же время — в 1850-х годах — конкурирующие фирмы пытались выяснить рецепт его портландцемента. Чтобы скрыть свой секрет чрезмерного обжига цементной смеси, Уильям продемонстрировал на открытом полу своей фабрики различные химикаты, чтобы все могли их увидеть. Тем не менее, Уильям в конце концов перестал платить арендную плату за фабрику и был арестован за давние долги. Его четвертое партнерство закончилось. Он переехал в Германию и перескакивал с цементного бизнеса на цементный, прежде чем упал и ударился головой.Он умер в 1864 году в возрасте 48 лет.

Спустя полтора века мы все еще используем портландцемент мошенника.

Рождение современного бетона

В середине 1800-х годов большинство промышленно развитых стран производили портландцемент самостоятельно. Примерно в это же время у США, Великобритании и Франции возникла одна и та же идея увеличения прочности бетона на растяжение или его способности противостоять действующей силе. Бетон можно было залить на железные прутья, чтобы сформировать железобетон.

В 1880-х годах инженер из Калифорнии по имени Эрнест Рэнсом основал свою собственную строительную фирму.Рэнсом заметил, что железобетон имеет тенденцию к растрескиванию, что впоследствии значительно ослабляет его. Он решил поэкспериментировать с арматурными стержнями, используя 2-дюймовые железные стержни, чтобы проверить, сцепятся ли они с бетоном. Эксперимент удался. Затем Рэнсом попытался скрутить железные прутья в соответствии с желаемой формой бетона. Оно работало завораживающе. Инженер назвал свою идею системой Ransome. Сегодня мы называем это арматурным стержнем или арматурой, а современные инженеры обычно используют сталь.

Первым зданием из арматурного бетона Рэнсома был склад Arctic Oil Company Works в Сан-Франциско, построенный в 1884 году.Он был снесен примерно в 1930 году. Позже Рэнсом построил мост через озеро Алворд, старейшее сохранившееся железобетонное сооружение в мире, также в Сан-Франциско. В 1903 году было завершено строительство первого в мире бетонного небоскреба — 16-этажного здания Ingalls Building в Цинциннати. Сам Рэнсом не участвовал в строительстве небоскреба, но это было бы невозможно без его метода арматурных стержней.

Здание Ингаллса во время строительства, Цинциннати, Огайо, 1903 год.Здание, спроектированное архитекторами Альфредом О. Эльзнером и Джорджем М. Андерсоном, было первым высотным зданием из железобетона в мире.

Музейный центр ЦинциннатиGetty Images

Технологии Рэнсома переживут его. Знаменитый архитектор Фрэнк Ллойд Райт проложил путь использованию железобетона в современной архитектуре. Поскольку бетон заливается в форму, ему можно придать формы, которых не смогут достичь даже самые опытные каменщики.

Первым бетонным зданием Райта был Храм Единства в Оук-Парке, штат Иллинойс.Работая с ограниченным бюджетом, единственный дизайн, вырезанный в форме, — это украшение в стиле майя вдоль верхней части здания. Бетон заливали в форму и поверх арматурного стержня очень медленно и тщательно, чтобы обеспечить плавное схватывание. Строительство проходило с 1905 по 1908 год. Благодаря использованию железобетона, Храм Единства считается многими первым современным зданием в мире.

Райт станет выдающимся архитектором США. Он использовал бетон во многих своих конструкциях, а в 1935 году этот материал широко использовался, пожалуй, в его самой известной работе: Fallingwater in Mill Run, Пенсильвания.Падение воды было бы невозможным без железобетона Рэнсома. С несколькими консолями без опоры или выступающими балками выдержит только материал с невероятно высокой прочностью на разрыв. Идея Fallingwater заключалась в том, чтобы легко интегрировать человечество и природу, и Райту удалось это сделать. Здание является национальным историческим памятником США и считается одним из величайших произведений американской архитектуры в истории.

Водопад Фрэнка Ллойда Райта в природном заповеднике Bear Run, штат Пенсильвания.

Ричард Т. Новиц, Getty Images

С тех пор, как Рэнсом разработал идеальную арматуру, бетон использовался для строительства всех типов монументальных зданий и сооружений инфраструктуры. В 1891 году человек по имени Джордж Бартоломью построил первую бетонную улицу в Беллефонтене, штат Огайо. Мост через реку Вьен в Шательро, Франция, построенный в 1899 году, является одним из самых известных железобетонных мостов в мире. Каналы, как и Панамский канал, тоже сделаны из бетона. Заводы, офисы и бункеры, построенные во время мировых войн, использовали бетон.Плотина Гувера, построенная в 1936 году для сдерживания могущественной реки Колорадо, содержит 3,25 миллиона кубических ярдов бетона, а еще 1,11 миллиона используется для строительства электростанции и окружающих сооружений. Американская система автомагистралей между штатами, которая была построена между 1956 и 1992 годами, также сделана из железобетона. Некоторые из самых прочных зданий в мире имеют бетонный фундамент. Другие, например Сиднейский оперный театр, считаются символами своей страны.

И все же даже сейчас, в этих бетонных джунглях 21 века, могут быть способы улучшить знаменитый серый строительный материал.

Бетон будущего

Арматура сделала возможным современный мир. Но с точки зрения долговечности железобетон не может сравниться с тем, что использовали римляне. Арматура окисляется при застывании окружающего бетона. Спустя десятилетия он ржавеет. Арматура расширится настолько, что в бетоне появятся трещины. В целом, согласно Concrete Planet , современный бетон может прослужить около века без капитального ремонта или замены. Впечатляющая прочность на растяжение многих наших конструкций носит временный характер, и их обслуживание требует больших затрат.Например, на восстановление Храма Единства было вложено 25 миллионов долларов.

Морская вода особенно вредна для арматуры, поскольку соль разъедает сталь всего за пять десятилетий. Вода может просачиваться естественным путем в виде крошечных отверстий и, в конечном итоге, на бетонной конструкции образуются небольшие трещины. Циклы замораживания-оттаивания также оставляют трещины на бетонных дорогах, и, хотя рассыпание соли препятствует образованию льда, она вредит арматуре так же, как морская вода. Если бы только мы могли воспроизвести римский бетон гавани Себастоса, бетон, подходящий для Пантеона, дома богов.

Бурение образца древнеримской бетонной конструкции в Портус-Косанус, Тоскана, 2003 г.

Дж. П. Олесон

Недавний отчет предполагает, что это возможно. Мы знаем, что пуццолана из вулканического пепла была основой прочности древнеримского бетона, хотя мы до сих пор не составили полный рецепт. В июле исследователи объявили, что они будут использовать аналогичный вулканический пепел у побережья Калифорнии, чтобы попытаться разгадать древнюю тайну.Цель состоит в том, чтобы реконструировать процесс, который позволил создать самый прочный бетон в истории.

Римский бетон не только водонепроницаем, но и укрепляется при контакте с морской водой. Считается, что микроскопические кристаллы растут в древнем бетоне при погружении в воду, что делает его идеальным для таких сооружений, как гавань Себастоса в древнем Израиле.

Римский бетон имеет более низкую прочность на разрыв, чем арматурный бетон, как можно было бы представить, но его способность противостоять эрозии и атмосферным воздействиям не имеет себе равных.Сочетание секретного рецепта римского бетона и современных методов проектирования арматурных стержней может позволить бетону в очередной раз произвести революцию в инфраструктуре и архитектуре.