Проектирование композитных перильных ограждений: от концепции к реализации

В последние несколько десятилетий на рынке строительных материалов все чаще используются композитные материалы, так как в определенных условиях они имеют ряд преимуществ над консервативными строительными материалами.

Преимущества композитных материалов перед металлом и деревом

По сравнению с традиционными материалами, такими как сталь или дерево, композиты обладают рядом очевидных преимуществ, благодаря которым они активно вытесняют классические решения.

Лёгкость при высокой прочности. Композиты легче стали и даже алюминия при сопоставимой или большей жёсткости. Это особенно важно при установке, где масса конструкции влияет на выбор креплений и нагрузку на основание.
Устойчивость к коррозии и влаге. В отличие от металла, композит не подвержен коррозии и не впитывает влагу. Это делает его идеальным для использования в уличных условиях, особенно в регионах с переменчивой погодой.
Не деформируется и не рассыхается. Дерево со временем рассыхается, коробится, а при недостаточной обработке может поражаться грибком или гнить. Композит лишён этих недостатков — он стабилен в размерах, не реагирует на влажность и не требует специальной защиты.
Эстетичность и широкий выбор отделки. Композиты доступны в большом ассортименте цветов, текстур и покрытий — от матовых и глянцевых до металлизированных, зеркальных и даже «под дерево».
Простота обработки и монтажа. Материал легко режется, фрезеруется, гнётся и склеивается. Благодаря этому из композита можно создавать сложные формы без необходимости в тяжёлом оборудовании. Он совместим с клеями, саморезами, заклёпками и двухсторонними лентами.
Долговечность. Композит устойчивы к выгоранию, перепадам температуры, осадкам и ультрафиолету. При правильной установке они сохраняют внешний вид и структуру на протяжении 15 лет и более, что существенно снижает затраты на обслуживание.

Композитные материалы стали настоящим прорывом в дорожной строительной сфере. Они сочетают в себе лёгкость, прочность, устойчивость к внешним воздействиям и эстетическую гибкость. В отличие от металла или дерева, композитные ограждения не требуют сложного ухода, проще в монтаже и более долговечны, что делает их оптимальным выбором.

Области применения композитного ограждения

Композитное перильное ограждение имеет обширный спектр применения в различных сферах строительства. Например, в гражданском оно может удачно эксплуатироваться на балконах, террасах, лестницах, пандусах.

Рисунок 1. Пример применения композитного ограждения на террасах

Рисунок 2. Пример применения композитного ограждения на балконах

Рисунок 3. Пример применения композитного ограждения на лестничных маршах многоквартирного дома

В дорожной в качестве уличного пешеходного ограждения, а также ограждения на мостах.

Рисунок 4. Пример применения композитного ограждения, выполненного ООО ПКК, на мосту

Нормативная документация, размеры и воспринимаемые нагрузки

Но не стоит останавливаться только на преимуществах композитных материалов до момента установки перильных ограждений также не нужно забывать о грамотном процессе проектирования, которое основывается на нормативных требованиях ГОСТов и СП таких как:

ГОСТР 59401-2021 «Дороги автомобильные общего пользования ограничивающие пешеходные и защитные ограждения» Общие технические условия ОДМ 218.6.017–2015 ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ.
«Методические рекомендации по применению дорожных ограждений различного типа на автомобильных дорогах федерального значения» Федеральное Дорожное агентство – (РОСАВТОДОР).
ГОСТ 33128-2014 Основные требования к перильным ограждениям Дороги автомобильные общего пользования ОГРАЖДЕНИЯ ДОРОЖНЫЕ Технические требования.
ГОСТ Р 52289-2019 НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Технические средства организации дорожного движения ПРАВИЛА ПРИМЕНЕНИЯ ДОРОЖНЫХ ЗНАКОВ, РАЗМЕТКИ, СВЕТОФОРОВ, ДОРОЖНЫХ ОГРАЖДЕНИЙ И НАПРАВЛЯЮЩИХ УСТРОЙСТВ.
“ОДМ 218.2.076-2019. Отраслевой дорожный методический документ. Рекомендации по применению конструкций из композитных материалов для районов с экстремальными температурными условиями (ниже -40 °C и выше +40 °C) (издан на основании Распоряжения Росавтодора от 06.11.2019 N 3197-р).

Высота пешеходных удерживающих ограждений должна быть не менее 1.1м. (ГОСТ 33128—2014).

Высота ограничивающих пешеходных ограждений должна быть от 0.8 до 1.0 м. сеток — от 1.2 до 1.5 м. При высоте 1.0 м ограничивающие ограждения должны иметь две перекладины, расположенные на разной высоте.

Высота ограничивающих ограждений перильного типа должна быть 0,8–1 м, сеток – 1,2–1,5 м. Ограждения перильного типа высотой 1 м должны иметь две перекладины, расположенные на разной высоте.

Расстояние между балясинами (вертикальным заполнением меду стойками) необходимо принимать не более 150 мм для предотвращения падения детей (согласно СВОД ПРАВИЛ МОСТЫ И ТРУБЫ Bridges and pipes Актуализированная редакция СНиП 3.06.04-91).

Также не стоит забывать о проверки прочностных характеристик и расчетов воспринимаемых нагрузок, с дальнейшим составлением документации. Методы входного и производственного операционного контроля качества перильных ограждений устанавливают в технологической документации.

При приемочном контроле и приемо-сдаточных испытаниях перильных ограждений после их изготовления должны быть проведены испытания на прочность и деформативность от воздействия расчетных максимальных эксплуатационных вертикальных и горизонтальных статических нагрузок:

удерживающие пешеходные ограждения должны выдерживать равномерно распределенную временную нагрузку при отсутствии вертикальной и горизонтальной нагрузок, не менее 3,00 кН/м;
удерживающие пешеходные ограждения должны выдерживать сосредоточенное давление при отсутствии вертикального и горизонтального давления, не менее 3,5 кН;
ограничивающие пешеходные ограждения должны выдерживать значение сосредоточенной нагрузки на поручни перил 0,3 кН (в любом месте по длине поручня).

При этом максимальная величина прогиба элементов ограждения не должна превышать 50 мм.

Конструкции пешеходных ограждений подвергаются стендовым статическим испытаниям с целью определения разрушающего усилия Р (кН).

Испытательная площадка представляет собой участок с жестким основанием для крепления перильных ограждений и устройства, создающего сосредоточенную нагрузку. Устройство, создающее сосредоточенную нагрузку, должно соответствовать требованиям ГОСТ-28840

В основании должны быть предусмотрены съемные опорные пластины для размещения стоек с различным типом закрепления.

Испытательная площадка представлена на рисунке 5.

Рисунок 5. Площадка для испытания перильных ограждений

Перильные ограждения подвергаются сосредоточенной нагрузке до появления видимых разрушений, при этом фиксируют значение разрушающей нагрузки.

Полученные показатели являются основанием для определения потребительских характеристик конструкции перильных ограждений.

Перильные ограждения должны проходить испытания на морозоустойчивость в солях (не менее 30 циклов) по ГОСТ 10060.

Архитектурно – эстетические решения, методы крепления к основанию

Не мало важным является этап проектирование. Для начала нужно определить место, где будет устанавливаться композитное перильное ограждение, от этого зависит сечение профилей и величина воспринимаемой нагрузки. Также стоит обращать внимание на то, в каком климатическом районе находиться объект. Композитные ограждения неизменно эксплуатируются при температурном диапазоне от минус 45 до плюс 50, что в большей степени перекрывает климатические пояса в РФ.

После определения места строительства и выбора сечения профиля производится согласование архитектурно-эстетического решения, закладывается цвет, текстура профиля. Выбор цветовой палитры профиля ничем не ограничивается, так как можно выбрать любой цветовой пигмент, а прокраска производится равномерно по всему продольному и поперечному сечению.

Рисунок 6. Пример древесной текстуры композитного ограждения

Рисунок 7. Пример сплошной текстуры композитного ограждения

После выбора цвета и текстуры материала следует выбор формы балясин, они могут быть классические, плоские, скандинавские, с тросовым заполнением. Дальше прорабатывается дизайн поручней, заглушек и соединительных фитингов.

После того, как мы определились с местом строительных работ, выбрали функциональное назначение, дизайн композитного перильного ограждения и предварительно собрали его по секциям, стоит уделить внимание подготовительным и монтажным работам. Нужно ровное и прочное основание для обеспечения качественного исполнения работ и дальнейшей долгой эксплуатации ограждения.

Для крепления опорных стоек композитного перильного к мосту, обычно используется два метода.

Первый заключается в монтаже, с использованием композитного подпятника, химических анкеров, болтов, гаек и шайб. Более подробная информация с узлом крепления представлена на рисунке.

Рисунок 8. Узел крепления композитного подпятника на химические анкера

Второй метод заключается в установке металлического подпятника, состоящего из профилированной трубы, сечение 60х60х5 мм, приваренной к стальной пластине 150х150х5 мм с четырьмя отверстиями Ø12 мм под дальнейший монтаж на заранее заготовленные Ø10 мм шпильки.

Рисунок 9. Узел крепления металлического подпятника

Эксплуатация и обслуживание

С точки зрения ухода и обслуживания композитное ограждение не такое прихотливое, как металлическое и деревянное, о чем писалось вначале статьи, но даже его стоит периодически осматривать, так как даже оцинкованные, термодиффузионные крепежные элементы со временем подвержены коррозии.

Для очистки композитных ограждений рекомендуется использовать мягкие инструменты и средства, а также соблюдать правильную технику. Важно избегать агрессивных химических веществ, которые могут повредить поверхность.

Инструменты

Для очистки композитных ограждений подходят:

Мягкая щётка с мягким ворсом, а не металлическая. Засохшие комки грязи можно ей удалить, но нужно быть осторожным, чтобы не поцарапать ограждение.
Скребок или шпатель — для удаления грязи, попавшей в труднодоступные места.

Для уборки снега и льда можно использовать пластиковые лопаты — металлические инструменты оставят царапины.

Средства

Для очистки композитных ограждений можно использовать:

Тёплый мыльный раствор — для регулярной чистки, чтобы грязь не въедалась в поверхность.
Специальные моющие средства для разных загрязнений. Например:
Для жирных пятен — обезжириватель для ДПК, чтобы пятна не впитались.
Для плесени и грибка — составы с фунгицидами, после обработки – тщательное промывание.
Для ржавчины — моющее средство с щавелевой кислотой, безопасное для композита

Что нельзя использовать:

хлорный отбеливатель;
сильные щелочные и кислотные моющие средства.

Меры предосторожности:

Не использовать агрессивные химические вещества — они могут повредить отделку.
Не применять растворители — например, метилэтилкетон, метилизобутилкетон, разбавитель для краски.
Не очищать поверхность, нагретую солнцем до температуры более +40°С — быстрая осушка может вызвать появление пятен.
Не использовать инструменты, которые могут поцарапать ограждение — например, металлическую щётку для очистки с брашированной (нешлифованной) поверхности.

В заключение хочется сказать, что проектирование композитных ограждений — это комплексная задача, требующая учета эстетических, конструктивных и нормативных требований. Ключ к успеху: правильный расчет несущей способности, выбор качественной системы и грамотный монтаж. За применением композитных материалов стоит будущее систем перильного ограждения.