Механическое соединение арматуры, как альтернатива общепринятым методам стыковки

Нестеренко Ю.О.; Амбарцумянц К.Р., к.т.н.; Климович И.М., к.т.н.

Несмотря на 2012 год, когда авральными темпами завершалось строительство крупных инфраструктурных объектов к Евро-2012, последние пять лет в Украине наблюдается тенденция падения объемов строительных работ. Это время является периодом острой конкуренции качества и экономичности на рынке строительных материалов и технологий. Одним из направлений выхода строительного рынка из кризисного состояния является разработка и внедрение новых современных строительных технологий, которые на фоне существующих, обладали бы большей надежностью, технологичностью и экономичностью.

На данный момент преобладает и прогрессивно развивается технология монолитно-каркасного строительства. Одной из важнейших и ответственных особенностей этой технологии является стыкование арматурных стержней в условиях строительной площадки. До недавнего времени нормативно допустимыми методами стыковки арматуры железобетонных конструкций, в том числе и для строительства в сейсмических районах, были сварка и стыковка внахлест (с помощью вязки арматуры). Это в первую очередь связанно с отсутствием актуализации нормативной базы, введение которой осуществлялось в период популяризации строительства из сборного железобетона. Но при монолитно-каркасном строительстве и в условиях применением термически упрочненного арматурного проката класса А500С, этим способам присущи существенные недостатки.

Так, сварное соединение усложняет ход выполнения строительных работ за счет своей трудоемкости (особенно при сварке арматуры класса А500С) и сложности контроля качества выполнения сварных швов. Помимо этого, для его выполнения необходимо привлечение высококвалифицированных сварщиков. В совокупности все эти составляющие приводят к существенному увеличению трудозатрат и себестоимости изготовления арматурных каркасов железобетонных конструкций. Существенным недостатком стыковки арматуры внахлест является перенасыщенность поперечного сечения конструкции арматурой, как за счет нахлеста, так и за счет дополнительного поперечного армирования, что приводит к затруднению бетонных работ в зоне густоармированных конструкций (рис. 1). Нужно отметить тот факт, что при соединении арматуры внахлест передача усилий от одного стержня на другой осуществляется через окружающий стык бетон, разрушение которого в зоне нахлеста может впоследствии привести к полному разрушению конструкции.

Рис. 1 – Перенасыщенный арматурой узел конструкции

В связи с усложнением конструктивных решений, применяемых в строительных конструкциях и влиянием экономической составляющей на выбор метода стыковки арматуры, все большую актуальность набирает вопрос выбора альтернативы общепринятым способам стыковки арматуры.

Анализ мировой практики строительства показывает существование более надежного, технологичного и эффективного метода стыковки арматуры – с помощью соединительных муфт (механическое муфтовое соединение). Этот метод лишен недостатков, присущих методам сварки и нахлеста, что подтверждается многочисленными лабораторными испытаниями муфтовых соединений и практическим их применением при строительстве объектов повышенной ответственности (АЭС, ТЭС и т.д.), высотных зданий, мостов, тоннелей, т.е. конструкций, воспринимающих не только статические нагрузки, но и знакопеременные (динамические). Эта технология стыковки арматуры успешно применяется еще с 60-х годов ХХ столетия при строительстве зданий и сооружений в США, Германии, Японии, ОФЭ, Финляндии, Великобритании и многих других развитых странах.

На территории России, Казахстана, Японии, Белоруссии наибольшую популярность из-за своей простоты выполнения и удобства контроля качества, технологичности и экономичности, обрел метод стыковки арматуры методом путем обжатия соединительных муфт. Полностью оОтвечая современным требованиям качественного выполнения строительных работ, механическое соединение арматуры опрессовкой (с использованием муфт и обжимных прессов) может использоваться в железобетонных конструкциях, в для которых соединения внахлестку или сварка не допускаются или не применяются по конструктивным соображениям.

Именно обжимные муфты применялись в РФ при строительстве центрального стадиона „Фишт” к Олимпиаде-2014 в г. Сочи (рис. 2), строительстве Белоярской АЭС (рис. 3), ЖК „Континенталь” в г. Москва, ангарного комплекса воздушных судов бизнес-класса в аэропорту Шереметьево в г. Москва, правительственного пассажирского терминала Внуково-2, башни „Эволюция” ММДЦ „Москва-Сити” в г. Москва (рис. 5), Лефортовского и Алябяно-Балтийского тоннелей в г. Москва (рис. 6), метро в г. Люберцы (рис. 7), реконструкции „Детского Мира” в г. Москва. Помимо этого, опрессованные соединения применялись при возведении жилых зданий в условиях повышенной сейсмичности в Казахстане.

Начиная с 2007 года, компания ООО „Спрут-Украина” совместно со специалистами Государственного предприятия „Государственный научно-исследовательский институт строительных конструкций” (ГП НИИСК) и „Государственный научно-исследовательский институт строительного производства” (НИИСП) разработала, внедрила и активно расширяет возможности применения в железобетонных конструкциях технологии стыковки арматурных стержней диаметром от 16 до 40 мм классов А-III (А400), А400С и А500С, согласно ДСТУ 3760 и ГОСТ 5781, методом опрессовки соединительных муфт. Суть метода состоит в обжатии металлических соединительных муфт (рис. 8) с помощью мобильного переносного гидравлического инструмента (рис. 9).

	Рис. 2 – Центральный стадион „Фишт” в г. Сочи
	Рис. 3 – Белоярская АЭС
Рис. 4 – ЖК „Континенталь” в г. Москва
	Рис. 6 – Строительство Алабяно-Балтийского тоннеля в г. Москва
	Рис. 7 – Строительство метро в г. Люберцы
Рис. 5 – Строительство „Эволюция” ММДЦ „Москва-Сити” в г. Москва

	Рис. 8 – Общий вид готовых к использованию муфт для соединения арматуры диаметром 32 мм
Рис. 9 – Переносной гидравлический инструмент для обжатия соединительных муфт, производства компании „Спрут”

Отличительной особенностью обжимных соединений арматуры, разработанных компанией ООО „Спрут-Украина”, является опрессовка соединительных муфт шестигранными штампами и маркировка муфт цветом, разным для каждого диаметра соединяемых стержней.

Основными преимуществами опрессованых соединений являются:

· возможность стыковки арматуры диаметром от 16 до 40 мм – значительно снижается сгущение арматуры в одном сечении железобетонной конструкции;

· применение метода для стыковки арматуры как одного диаметра (стандартные муфты), так и в комбинации разных диаметров арматурных стержней (переходные муфты);

· возможность внедрения данного типа соединения в проектную документацию уже на этапе строительства – когда уже существуют арматурные выпуски из конструкции и необходимо работать с ними;

· высокая скорость изготовления стыка – для фиксации стыкового соединения двух арматурных стержней необходимо произвести от двух до шести жимов в зависимости от диаметром соединяемой арматуры (обжим одного соединения осуществляется от 3 до 8 минут);

· после соединения арматурные стержни ведут себя как непрерывный участок, т.е. равнопрочный основному металлу, как при сжатий, так и при растяжении ипри сжатии и растяжении, а также знакопеременных нагрузках;

· стыковка происходит без нагрева – не происходит разупрочнения термически упрочненной арматуры;

· бетон, находящийся вокруг стыка, не участвует в передаче усилий от одного арматурного стержня к другому – этим самым обеспечивая большую надежность конструкции;

· возможность использования обжимных соединений в сейсмоопасных зонах;

· благодаря мобильности гидравлического инструмента и компактным размерам соединительных муфт – обжимные стыки позволяют обеспечить высокую гибкость при выборе проектных решений конструкций и обеспечить улучшение экономических показателей при проектировании;

· возможность выполнения работ по стыкованию арматуры, как в условиях строительной площадки, так и в заводских условиях;

· сохранение технологичности и производительности оборудования в любых климатических зонах с диапазоном температуры от -30°С до +40°С;

· выполнение работ под водой на глубинах до 10 метров;

· для выполнения соединений не требуется высокая квалификация работников;

· для контроля качества выполненных стыков не требуется применение специальных средств – осуществляется простым измерением относительного удлинения муфты по окончании обжатия.

Высокая прочность обжимных соединений была доказана проведенными в ГП НИИСК испытаниями на растяжение. Еще в 2007 году, в условиях отсутствия действующих на территории Украины нормативных документов, регламентирующих требования к опрессованным соединениям, были проведены их первые испытания на статическое растяжение. Поводом этому послужил поиск альтернативы сварным соединениям арматуры при строительстве экспериментального высотного жилого здания по ул. Кловский Спуск 7А в г. Киеве, обусловленный уменьшением трудоемкости выполнения стыков, уменьшением сроков возведения арматурных каркасов и улучшением экономических показателей.

Исследования механических опрессованных соединений проводились согласно ГОСТ 12004 и ГОСТ 10922 (ныне ДСТУ Б В.2.6-168), но с учетом их специфики. Критериями оценки были приняты предел прочности и деформативность соединений. За деформативность при растяжении Δ была принята величина пластичной составляющей деформации соединения в миллиметрах при напряжении, равном условному пределу упругости соединения. Условный предел упругости механического соединения арматуры был принят равным 0,6s_0,2 (s_0,2 – предел текучести арматурниых стержнем соединения), а деформативность – D =0,01мм.

Загружение Нагружение образцов производилось ступенями с использованием испытательной машины ZDM-200 Pu. Деформативность соединений определялась с помощью индикаторов часового типа ИЧ-10 с ценой деления – 0,01 мм, установленных на базе. Последняя, определялась длинной соединительных муфт.

Рис. 10 – Механическое соединение арматуры диаметром 25 мм, выполненное путем опрессовки соединительной муфты	Рис. 11 – Испытание образца соединения на статическое растяжение

По результатам испытаний образцов соединений определялись:

· величина разрушающей нагрузки Р_р;

· характер разрушения образцов соединений;

· предел прочности соединений С=Р_р /А, где А – площадь поперечного сечения соединяемых арматурных стержней;

· размах значений пределов прочности соединений R=C_max – C_min;

· деформативность соединений при растяжении Δ.

Испытания опрессованных соединений показали, что разрушение всех образцов происходило по основному металлу одного из соединяемых стержней (рис. 12), при этом предел прочности соединений С во всех случаях превышал нормативное значение арматурного проката соответствующего класса, т.е. соединение вело себя как цельный арматурный стержень. Деформативность соединений Δ не превышала значения 0,01 мм.

Рис. 12 – Характер разрушения механических опрессованных соединений арматуры

Результаты комплексных экспериментально-теоретических исследований опрессованных соединений позволили специалистам компании ООО „Спрут-Украина” и НИИСП разработать ТУ У В.2.8-45.2-35641811-001:2008 „Механические соединения арматурных стержней опресовыванием муфт. Технические условия”, ТУ У В.2.8-45.2-35641811-002:2008 „Муфты соединительные для арматурных стержней. Технические условия” и методических рекомендаций по механическому соединению арматурних стержней опрессовыванием муфт. Эти документы содержат всю необходимую информацию для проектирования и контроля за выполнениемя соединений арматуры опрессовкой соединительных муфт.

Необходимо акцентировать внимание на том, что в данный момент технология стыковки арматуры опрессовкой муфт одобрена Министерством регионального развития, строительства и жилищно-коммунального хозяйства Украины. Основной документ по проектированию железобетонных конструкций ДБН В.2.6-98, введенный в 2011 году, допускает соединение арматурних стержней механическим способом. Также в Согласно первой редакции ДБН В.1.1-12-201Х „Строительство в сейсмических районах Украины” в 9 бальных сейсмических зонах соединение стержней и арматурных каркасов при бетонировании конструкций монолитных зданий допускается осуществлять с помощью механических опрессованых соединений арматуры.

Следует отметить, что на данный момент все преимущества новой технологии стыковки арматуры уже оценили на практике оценили ведущие строительные фирмы Украины. Технология стыковки арматуры опрессовкой муфт апробирована применялась на десятках строительных объектов, в том числе и в сейсмических районах. Среди них экспериментальное высотное здание по ул. Кловский Спуск 7А в г. Киеве (рис. 13), международный отельно-офисный комплекс по ул. Антоновича, 79 в г. Киеве (рис. 14), отельный комплекс „Swissotel Odessa” на Французском бульваре в г. Одесса (рис. 15), жилой дом в г. Алушта, АР Крым, жилой комплекс по ул. Январского восстания 11-а в г. Киеве (рис. 16), жилой комплекс по ул. Героев Сталинграда в г. Киеве (рис. 17) и многие другие.

Применение строительными организациями нового способа стиковки стыковки арматуры – опрессовыванием муфт – позволило им ускорить темпы строительства, получить значительный экономический эффект, повысить надежность конструкций, и самое главное – сдать объекты в срок.

Рис. 13 – Экспериментальное высотное здание по ул. Кловский Спуск 7А в г. Киеве
Рис. 14 – Международный отельно-офисный комплекс по ул. Антоновича, 79 в г. Киеве
Рис. 15 – Отельный комплекс „Swissotel Odessa” на Французском бульваре в г. Одесса
Рис. 17 – Жилой комплекс по ул. Январского восстания 11-а в г. Киеве
Рис. 18 – Жилой комплекс по ул. Героев Сталинграда в г. Киеве

К сожалению, в Украине пока есть лишь одна организация, имеющая все необходимое оборудование, материалы и разрешительную документацию на применение данного способа стыковки арматуры при строительстве, это
ООО «Спрут-Украина», с центральным офисом в Одессе и представительством в Киеве.

Официальным представителем в Украине нового способа стыковки арматуры – опрессовыванием соединительных муфт – является ООО „Спрут-Украина”.

ООО „Спрут-Украина”

65014, г. Одесса, ул. Еврейская, 2

[phone]

[phone]

www.sprut-ukraina.com.ua

E-mail: [e-mail]

Дата добавления: 2015-07-10