Анализ мирового опыта механического соединения стержневой арматуры встык опрессовкой муфты (Repair Splicing System)

При быстрорастущих объемах применения монолитного железобетона в строительстве (гражданском, промышленном, специальном, объектов атомной энергетики, мостостроении) приоритетом при выборе технологии возведения арматурных каркасов является не стоимость изготовления, а эксплуатационная безопасность сооружения в течение всего проектного срока службы.

Из мировой практики известно, что один доллар, вложенный в повышение долговечности сооружения дает более ста долларов отдачи в эксплуатации.

Известно, что арматурные работы составляют по трудозатратам и продолжительности по времени основную часть стоимости сооружения по сравнению с бетонными и опалубочными работами.

Мировым опытом общепризнано, что сварные соединения, как способ равнопрочного стыкования строительной арматуры, не имеют перспектив. Опыт возведения арматурных каркасов монолитных сооружений однозначно определяет как наиболее рациональные, экономически целесообразные и гарантирующие эксплуатационную надежность технологии – муфтовые механические соединения стержневой арматуры: обжимные; резьбовые, винтовые с стопорными гайками и болтовые. Муфтовые механические соединения, обеспечивая стык с прочностью на растяжение, превышающей фактическое усилие временного сопротивления соединяемого проката и с гарантией выносливости, не имеют ограничений, присущих сварным соединениям, и позволяют решить строительную задачу любой сложности.

Мировой опыт рекомендует для обеспечения арматурных работ при новом строительстве, ремонте и реконструкции сооружений применение разнообразных муфтовых соединений арматуры: обжимных, резьбовых, болтовых.

Таким образом, обжимные соединения, муфты с конической и/или параллельной резьбой, и болтовые муфты образуют функционально полный набор способов стыкования строительной арматуры, позволяющий решить любую конструкторскую и строительную задачу независимо от сложности и размеров возводимого, или реконструируемого объекта. Продолжается дальнейшее технологическое совершенствование муфтовых механических соединений, например, обжимные муфтовые соединения развились в комбинированные муфтовые, т. е. в обжимные с резьбовой вставкой, изготавливаемые на высокопроизводительном оборудовании непосредственно на стройплощадке.

Механические соединения стержневой арматуры встык опрессовкой муфты (Repair Splicing System)

Механические соединения стержневой арматуры встык опрессовкой муфты (Repair Splicing System) представляют на мировом рынке ряд ведущих фирм: Bar Splice Products, Inc; Dextra Manufacturing Co., Ltd.; CASTL-MBA (BSG coupler system). Эти бренды представлены в десятках стран мира и остаются ведущими способами механического соединения арматуры периодического профиля встык, как одинакового, так и различного диаметра. Метод применим для соединения арматуры в диапазоне диаметров от 10 до 57 мм. Применяемые переносные прессы представлены в номенклатурном ряде, используются и стационарные прессы.

Обжимные соединения арматуры получают многократным последовательным, либо однократным обжатием переносным гидравлическим прессом арматуры в стальной муфте. С целью повышения эффективности технологии применяют стационарные прессы (расположенные на строительной площадке) для предварительной опрессовки однократным обжатием соединительных муфт с двух сторон арматуры диаметром из ряда Ø 10-57 мм на 1/2 длины соединительной муфты. Возможно также получение соединения деформированием муфты посредством ее протяжки (технология «FLIMU», DYWIDAG).

Экспертные оценки характеристик различных способов механических соединений строительной арматуры по основным параметрам:

габариты стандартного соединения;
стоимость;
прочность;
возможность укрупнения стержней арматуры;
квалификация персонала;
скорость подготовки соединения;
объем контроля; вариативность исполнения;
стойкость соединения к динамическим нагрузкам;
необходимость вспомогательного оборудования;
зависимость от параметров арматуры;

наличие ограничений (среднее значение по 10-бальной шкале):

обжимные муфты-7,75;

болтовые муфты,-7,67;
винтовые муфты с стопорными гайками,-8,42;
резьбовые муфты с конусной резьбой,-8,66-9;
резьбовые муфты с параллельной резьбой,-9,17;
комбинированные муфты (предварительно обжатые с резьбовой вставкой), -8,5.

По совокупности существенных признаков обжимные муфтовые соединения находятся в одном ряду с резьбовыми муфтовыми соединениями различного типа.

В российских условиях актуально продолжить развитие технологии производства обжимных муфтовых соединений арматуры. Эта технология конкурентоспособна с резьбовыми соединениями за счет применения стационарных прессов предварительной заготовки стержней с однократным обжатием муфт на половину их длины с двух концов арматурных стержней или технологической линии для предварительной разметки стержневой арматуры и серийной опрессовки соединительных муфт с двух сторон арматуры; совершенствования номенклатурного ряда мобильных прессов, снижения их веса, улучшения конструкции пресса в части удобства пользования и управления, надежности, обеспечения автоматического цикла обжима, обеспечения работы при часто расположенной арматуре, удешевления процесса производства муфт с полной заводской готовностью к применению, оптимизации процесса маркировки муфт и арматуры для упрощения методов контроля; применения мобильной испытательной установки опрессованных соединений на прочность при растяжении в условиях строительной площадки. Предстоит развить опыт ОАО «Мостотрест» по применению механического стыкования стержневой арматуры обжимными муфтами с соединительными элементами на резьбе.

Из механических соединений наибольшее применение в России нашли только обжимные муфтовые соединения. Также, представлены и сертифицированы в России соединения муфтами с параллельной и конусной резьбой; соединения арматуры винтового профиля винтовыми муфтами со стопорными гайками; болтовые муфты, которые не нашли широкого применения вследствие ограниченности российского оборудования в этой области и высокой стоимости импортного оборудования и муфт. Кроме того, разнообразие отечественных арматурных сталей по способам заводского изготовления и виду периодического профиля определяет особый подход к использованию муфтовых резьбовых соединений. Известна прямая зависимость прочностных и деформационных показателей резьбового соединения от длины свинчивания и механических характеристик соединяемых элементов; поставлена задача создания унифицированного типа муфт при использовании для всех широко распространенных классов арматуры периодического профиля. При производстве резьбовых муфтовых соединений должна быть обеспечена защита резьбы на подготовленных к стыкованию элементах соединений и собранных соединений от влаги (коррозии). Зарубежные резьбовые соединения разрабатывались применительно к арматурным стержням выпускаемым в этих странах с специфическим периодическим профилем, особенностями технологии выплавки и проката, для своих климатических условий. Непосредственный перенос разработанных за рубежом конструкций резьбовых стыков на отечественную арматурную сталь и для конструкций, работающих в наших температурно-климатических условиях исключен, их применение должно быть в соответствии с конкретными Техническими условиями.

Применение муфтовых обжимных соединений арматуры по опыту российских и зарубежных производителей позволило увеличить производительность труда в 10–15 раз по сравнению с сварными соединениями, значительно уменьшить себестоимость работ.

Российские стандарты на применение механических соединений стержневой арматуры распространяются на опрессованные соединения металлической стержневой арматуры с периодическим профилем железобетонных конструкций зданий и сооружений различного назначения и любой степени ответственности, воспринимающих постоянные, временные и особые нагрузки (взрывные, сейсмические и др.) в климатических районах с расчетной температурой до минус 55°С, в районах с сейсмичностью до 9 баллов.

Правильный выбор соответствующих способов изготовления механических муфтовых соединений арматуры,-гарантия эксплуатационной безопасности в течение проектного срока службы объекта.

Одно из ведущих российских предприятий в области обжимных муфтовых технологий, уже более семи лет, ООО «ТД ИрГидроМаш» (г. Иркутск).

Выполненные проекты с применением гидравлического оборудования Группы компаний «ИрГидроМаш» для механического соединения стержневой арматуры встык опрессовкой муфт:

Строительство стадиона "Фишт" в г. Сочи
Строительство моста через бухту Золотой Рог
Строительство нового вокзала в г.Адлер
Строительство моста через Москву реку, г. Москва, Зарядье
Около 43 объектов в России и Р. Казахстан.

Библиография

СТО НОСТРОЙ 143-2014. «Соединения металлической стержневой арматуры методом механической опрессовки. Правила и контроль выполнения, требования к результатам работ».
СТО СРО-С 60542960 00011-2012. «Требования к механическим соединениям арматуры железобетонных конструкций, предусмотренных рабочей документацией, при выполнении работ по строительству, реконструкции и капитальному ремонту ОИАЭ».
ГОСТ 10922-2012 «Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные и механические соединения для железобетонных конструкций. Общие технические условия».
Рябов А.Б.Опыт применения механических муфтовых соединений арматуры и обоснование эффективности их применения. Санкт-Петербург. 2008.
ТУ 4842-026-77625325-2009, с изм. №1 от 2011г. Соединения механические опрессованные арматурного проката для железобетонных конструкций. Держатель подлинника ЗАО «ИрГидроМаш»
Протокол испытаний №21 от 27 июля 2009 г «ЦНИИС-ТЕСТ». Испытания на выносливость при растяжении соединений арматуры периодического профиля (Ø 25 и 32 мм), опрессованных с гарантией выносливости (соединения ЗАО «ИрГидроМаш»).
Bar Splice Products, Inc.
Dextra Manufacturing Co., Ltd.
CASTL- MBA (BSG coupler system).
RESEARCH REPORT: R 25011 (CS1 #03 21 00). BASED UPON ICC EVALUATION SERVICE. REPORT NO. ESR—2299. REEVALUATION DUE DATE: August 1, 2018 Issued Date: August 1, 2016 Code: 2014 LABC.BarSplice Products, Inc.
ICC-ES Evalution Report ESR-2299, July 2015. www. icc-es.org. Report Holder BarSplice Products, Inc.
Толеугали Н. Д.Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. Оценка технологий возведения арматурных каркасов высотных монолитных конструкций // Молодой ученый. — 2015. — №24. — С. 223-227.
Клименов В.А., Овчинников А.А., Осипов С.П., Устинов А.М., Штейн А.М., Данильсон А.И. Исследование и неразрушающий контроль при разработке новых строительных конструкций. Томский государственный архитектурно-строительный университет. Национальный исследовательский Томский политехнический университет. 2015.
INVESTIGATION OF THE BEHAVIOR OF OFFSET MECHANICAL SPLICES. UniversityofSouthCarolina, 2005
Клочанов И.Е. ВЛИЯНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ МУФТОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ АРМАТУРЫ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 2.
Дъячков В.В. Свойства и особенности применения в железобетонных конструкциях резьбовых и опрессованных механических соединений: Автореф. дис. канд. техн. наук. – Загорские Дали, 2009. –76 с
ОАО «Мостотрест». «Федеральный строительный рынок» № 91. Рубрика: Транспортное строительство.30.04.2011
Российские производители обжимных муфтовых соединений стержневой арматуры: ЗАО «ИрГидроМаш», ОАО «Мостотрест», ГК «Промстройконтракт», ООО «Спрут», ООО «Следящие тест-системы», ООО «УК «Уралэнергострой».