Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 10
1.1. Требования норм проектирования железобетонных конструкций к механическим соединениям арматуры 10
1.2. Типы механических соединений 16
1.2.1. Механические соединения за рубежом 16
1.2.2. Механические соединения в России 35
Выводы по главе 1 и задачи работы 37
2. Свойства опрессованных соединений 39
2.1. Постановка задачи 39
2,2. Характеристика образцов и методика проведения испыта ний 39
2.3. Результаты испытаний 45
2.4. Технология производства опрессованных соединений арматуры 50
2.4.1. Подготовительные операции 50
2.4.2. Изготовление опрессованых соединений арматуры 50
2.4.3. Контроль качества работ 52
Выводы по главе 2 53
3. Исследование прочности и деформативности резьбовых соеди нений арматуры 54
3.1. Постановка задачи 54
3.2. Характеристика опытных образцов и технология их изготовления 54
3.3. Методика проведения испытаний на растяжение резьбовых соединений арматуры 59
3.4. Результаты испытаний 62
3.4.1. Прочность и деформативность соединений арматуры с конусной резьбой-. 62
3.4.2. Прочность и деформативность соединений арматуры с нарезанной цилиндрической резьбой 70'
3.4.3. Прочность соединений арматуры с нарезанной цилиндрической резьбой при отрицательных температурах 75
3.4.4. Прочность и деформативность соединений арматуры с накатанной цилиндрической резьбой 78
3.4.5. Прочность соединений арматуры с накатанной цилиндрической резьбой при испытании на выносливость 88
Выводы по главе 3 90
4. Прочность, деформативность и трещиностоикость центрально и внецентренно сжатых железобетонных элементов, армированных арматурой класса А500С, соединенной резьбовыми соединениями.. 91
4. 1 Постановка задачи 91
4.2. Характеристика опытных образцов 91
4.3.- Методика проведения испытаний 99
4.4. Результаты испытаний опытных образцов 101
4.4.1. Характер разрушения опытных образцов 101
4.4.2. Деформативность бетона и продольной арматуры опытных образцов 113
4.4.3. Прочность железобетонных колонн, армированных арматурой класса А500С, соединенной резьбовыми соединениями 122
4.4.4. Анализ влияния деформативности резьбовых соединений на прочность сжатых железобетонных элементов 125
4.4.5. Анализ влияния эксцентриситета приложения нагрузки на прочность сжатых железобетонных элементов 126
4 4.4.6. Влияние эксцентриситета приложения нагрузки и деформативности соединения на трещиностоикость сжатых железобетонных элементов 127
Выводы по главе 4 128
5. Технико-экономическое обоснование применения механических соединений сжатой арматуры 130
Общие выводы по работе 134
Список литературы
- Типы механических соединений
- Технология производства опрессованных соединений арматуры
- Характеристика опытных образцов и технология их изготовления
- Деформативность бетона и продольной арматуры опытных образцов
Введение к работе
В настоящее время в России широко развивается строительство из монолитного железобетона. Возрастающие объемы монолитного строительства диктуют необходимость перехода на более надежные и скоростные технологии возведения зданий и сооружений. При проектировании и возведении монолитных зданий и сооружений возникает проблема соединения стержней арматуры, так как, длина поставляемых металлургическими предприятиями стержней ограничена условиями транспортировки и не превышает 12 м.
В нашей стране в основном применяются сварные и нахлесточные соединения арматуры. Причем от применения, сварных соединений строители отказываются, это связано с высокой стоимостью электроэнергии, привлечением высококвалифицированных сварщиков, с более сложным контролем качества работ, большей трудоемкостью сварных соединений при большом количестве стыкуемых стержней.
Наиболее простым способом соединения стержневой арматуры является-соединение внахлестку без сварки, когда усилия1 с одного стыкуемого стержня-на другой передаются за счет сил сцепления с окружающим бетоном. Являясь наиболее простым, соединение внахлестку имеет ряд существенных недостатков: перерасход арматуры за счет перепуска стержней; необходимость установки дополнительной поперечной арматуры в зоне соединения; затруднение бетонных работ в густоармированных конструкциях, за счет скопления в зоне соединения большого количества арматуры, поэтому в некоторых случаях это приводит к увеличению размеров поперечного сечения элемента.
Длина нахлёстки по СП 52-101-2003 [22] примерно в два раза больше длины нахлёстки по СНиП 2.03.01-84* [24]. Это приведёт к ещё большему перерасходу арматуры за* счёт перепуска стержней, который будет достигать 40-50% и сделает применение нахлесточных соединений экономически невыгодным. Поэтому возникает необходимость поиска новых способов соединения арматурных стержней.
Альтернативным способом, исключающим эти недостатки, является соединение стержней периодического профиля с помощью механических соединений. Необходимо отметить, что получение экономии является второстепенной целью применения механических соединений арматуры, а главной целью является повышение надежности соединений, что особенно важно при строительстве высотных зданий и сооружений, поэтому в большинстве стран мира, в том числе в Великобритании, США и Германии, для стыкования арматуры диаметром 25—40 мм применяют механические соединения, гарантирующие надежность сооружения. .При этом выделяются сжатые стыки, которые воспринимают только сжимающие усилия, и передача усилий в которых с одного стержня на другой осуществляется опиранием торцов и сжато-растянутые стыки, которые могут воспринимать как сжимающие, так и растягивающие усилия.
Из всех типов механических соединений в нашей стране наибольшее применение нашли только опрессованные стыки [12, 13, 14, 15, 17] и соединения с помощью муфт арматуры винтового периодического профиля [16]. Это связано, прежде всего, с тем, что в СССР преобладало строительство из сборного железобетона, при котором соединения арматуры в заводских условиях, как правило, выполнялись с помощью сварки.
Высокая надежность и экономическая эффективность рассматриваемых соединений арматуры создают перспективу их массового применения при возведении многоэтажных зданий из монолитного железобетона. Однако, вопросы прочности и деформативности механических соединений с арматурой периодического профиля, особенности напряженно-деформированного состояния центрально и внецентренно сжатых железобетонных элементов, рабочая арматура которых соединена механическими соединениями, еще недостаточно изучены, поэтому для обеспечения внедрения таких соединений в практику строительства возникла необходимость проведения экспериментально-теоретических исследований этой проблемы.
Целью диссертационной работы является исследование свойств и особенностей применения Bv железобетонных конструкциях резьбовых и опрессованных механических соединений арматуры;
Для?достижениягпоставленной цели решались следующие задачи:
разработать оптимальную- технологию выполнения и контроля качествам опрессованных соединений арматуры в условиях строительной площадки;
оценить механические свойства стандартных и переходных опрессованных соединений арматуры, выполненных в условиях стройплощадки;
- изучить механические свойства резьбовых соединений с различным способом нанесеншьрезьбы на концах арматурных стержней; класса A500G;
<- экспериментально и теоретически оценить, работу резьбовых соединений рабочейгарматуры,класса А500G в центрально?и внецентренно:сжатых железобетонных элементах;
; выполнить анализ технико-экономической эффективности практического' применениярезьбовых и опрессованных соединений? арматуры:
Объектт предмет исследования.Объектом исследования являются спрессованные и резьбовые соединения; арматуры^ центрально и внецентренно: сжатые железобетонные элементы, рабочая арматура класса А500С которых соединена резьбовыми соединениями. Предметом исследования являются» механические свойства резьбовых и опрессованных соединений арматуры, а также прочность, деформативность и трещиностойкость центрально и внецентренно сжатых железобетонных элементов, армированных арматурой класса А500С, соединенной резьбовыми соединениями.
Научную новизну работы составляют:
данные по механическим соединениям арматуры различных стран;
результаты испытаний стандартных и переходных опрессованных. соединений арматуры,.выполненных в построечных условиях;
экспериментальные данные по прочности и деформативности конусных и цилиндрических резьбовых соединений арматуры класса А500С при испытании на растяжение;
данные о влиянии отрицательных температур на прочность резьбовых соединений арматуры при испытании на растяжение;
результаты испытаний резьбовых соединений арматуры на выносливость;
экспериментальные данные о работе конусных, и цилиндрических резьбовых соединений рабочей арматуры класса А500С в центрально и внецентренно сжатых железобетонных элементах;
сравнение стоимости различных видов соединений арматуры.
Автор защищает:
результаты экспериментальных исследований механических свойств резьбовых и опрессованных соединений арматуры;.
данные о влиянии отрицательных температур и выносливости на, прочность резьбовых соединений;
экспериментальные данные о работе конусных и цилиндрических резьбовых соединенишрабочей арматуры класса А500С в центрально и внецентренно сжатых железобетонных элементах;
экономический эффект при использовании резьбовых и опрессованных механических соединений арматуры.
Практическое значение работы:
Научно-техническое сопровождение строительства жилого комплекса «Континенталь» позволило разработать оптимальную технологию выполнения и контроля качества опрессованных соединений.
Проведенные исследования соединений с конусной, цилиндрической нарезанной' и накатанной резьбой дали возможность их применения при- строительстве МДЦ «Москва-Сити», здания «Siemens» и др.
Экономический эффект за счет внедрения механических соединений арматуры достигнут благодаря тому, что данные соединения имеют меньшую
9 стоимость по сравнению с ванной сваркой, за счет сокращения трудоемкости,
сроков монтажа и снижения энергозатрат и сопоставимую стоимость с соединениями арматуры больших диаметров внахлест без сварки, за счет исключения перерасхода арматурной стали из-за перепуска стержней.
Результаты работы позволили разработать и выпустить технологические регламенты по производству опрессованных соединений арматуры для ООО «СПРУТ» и ЗАО «Трансмонолит», пособие по применению механических соединений арматуры для железобетонных конструкций зданий и сооружений атомных станций, а так же технические условия резьбовых соединений арматуры производства фирм Lenton, Dextra и CABR.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены и обсуждены на конференции молодых ученых в транспортной науке (г. Москва, ЦНИИС, 2005 г.)
Опубликованностъ результатов. Основные положения диссертации опубликованы в 3 печатных работах.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав основной части, общих выводов по работе, списка использованной литературы из 61 наименования. Работа изложена на 135 страницах, содержит 31 таблицу и 90 рисунков.
Типы механических соединений
Данный обзор основан на отчете Комитета 439 Американского института бетона [53,54] и других источников [31,58,60]. Хотя этот отчет рассматривает механические соединения, применяемые в Северной Америке, имеющиеся рекламные проспекты европейских фирм, предлагающих механические соединения, показывают, что типы соединений, применяемых в США и Европе практически одинаковы.
Как отмечалось ранее, механические соединения делятся на две основные группы: сжатые и растянутые. Характеристики сжатых и сжато-растянутых соединений, применяемых за рубежом обобщены соответственно в табл. 1.2 и 1.3.
Сжатые соединения
В сжатых соединениях сжимающие напряжения передаются сосредоточенным опиранием торцов стержней. Концы стержней должны быть ровно отрезаны с допуском в пределах 1,5 градусов от перпендикуляра к оси стержня. Схема соединения должна обеспечивать закрепление стержней в концентрическом контакте.
Стальные муфты на болтах
Существует два типа стальных муфт на болтах: жесткие и полосовые (рис. 1 и 2). Давление боковой скобы, вызываемое затяжкой болтов, гарантирует концентрическое опирание и фиксацию соединенных стержней в процессе бетонирования и эксплуатации. Единственным инструментом, необходимым для установки таких муфт является гаечный ключ. Жесткие муфты
Жесткие муфты представляют собой цилиндрические оболочки с раздвинутыми фланцами с одной стороны. Вставленные в отверстия во фланцах и затянутые болты, плотно стягивают муфту вокруг соединяемых стержней (рис. ід).
Процедура установки таких муфт очень проста. Муфта устанавливается на нижнем стержне, и нижний болт затягивается, закрепляя муфту на стержне. Верхний стержень опускается внутрь муфты и, если необходимо, вращается, чтобы привести стержни в соприкосновение. Контроль осуществляется посредством центральных сквозных отверстий в стенке муфты. Затем затягиваются оставшиеся болты. Затягивание болтов может производиться либо ручным гаечным ключом, либо электрическим инструментом.
Длина муфты изменяется от 8 дюймов (203 мм) до 12 дюймов (305 мм) в зависимости от диаметра соединяемых стержней. Имеются специальные переходные клинья для вставки внутрь муфты, позволяющие соединять стержни разных диаметров. Область фланца должна быть повернута внутрь конструкции, чтобы сохранить проектный защитный слой бетона и расстояние в свету между стержнями. Для сборки соединения необходимо, чтобы расстояние между стержнями было не менее 2-х дюймов (51 мм).
Полосовые муфты
Полосовые муфты представляют собой полуцилиндрическую оболочку с согнутым фланцем с одной стороны и щелями вдоль другой стороны. Полоски L-образной формы вставляются в щели муфты и притягиваются болтами к фланцу (рис. 1.2).
Процедура установки проста, для стержней 34 мм и более муфта устанавливается на нижнем стержне так, чтобы конец стержня находился между двумя средними полосками, затем затягивается нижний болт, далее верхний стержень опускается внутрь муфты до соприкосновения с нижним стержнем. Для стержней 32 мм и менее муфта устанавливается на нижнем стержне так, чтобы конец стержня находился в центре средней полоски (рис. 1.2). Контроль за соприкос новением осуществляется через промежутки между L-образными полосками.
Затем плотно затягиваются оставшиеся болты. Затягивание может производиться либо ручным гаечным ключом, либо электрическим инструментом.
Длины муфт изменяются в зависимости от диаметра соединяемых стержней, геометрические размеры представлены в таблице 1.4. Имеются специальные переходные клинья для соединения стержней разных диаметров.
Процедура установки и расстояния в свету между стержнями подобны описанным ранее для жестких муфт. Заполненные сталью муфты могут быть использованы для соединения стержней #11, #14 и #18. Для соединения стержней разных диаметров могут использоваться специальные вставки.
Преимущество этой муфты в том, что концы стержня не требуют специальной подготовки. Концы могут быть отрезаны ножницами или газопламенной резкой. Расплавленная сталь заполняет пространство между концами стержней, гарантируя их опирание. Хотя эта муфта предназначена для сжатых соединений, она по своей природе может воспринимать некоторую прочность на растяжение. Стержни могут быть соединены в вертикальном, горизонтальном и диагональном положении. Требуемое расстояние между стержнями в свету, в зависимости от размера стержня изменяется от 4 до 5 дюймов (102-127 мм).
Разница между заполненными сталью муфтами для сжатых и растянутых соединений состоит в длине муфты. Для примера, длина муфты для сжатых соединений стержней #18 (57 мм) равна 3 дюймам (76 мм), а для сжато-растянутых - 9 дюймам (229 мм). Клино-замочные муфты Клино-замочные муфты удерживают соединяемые стержни в концентрическом опираний действием бокового (поперечного) давления, вызываемого забиванием клина (рис. 1.4).
Технология производства опрессованных соединений арматуры
Возможны два способа производства работ: Вариант 1 - заранее, при заготовке арматуры, обжать половину длины муфты на одном из стыкуемых стержней, а при монтаже дообжать вторую половину муфты. При этом обжатие начинать, отступив от центра муфты. Вариант 2 - производить обжатие всей муфты при монтаже арматурного каркаса.
Способ выбирается в зависимости от конкретных условий строительства. Последовательность работ при изготовлении обжимного стыка: Подготовить гидропресс к работе; Установить на стержень муфту до перемычки (при ее наличии). При отсутствии перегородки при помощи струбцины, скобы-прищепки или краски разметить на длине заделки стержней арматуры каркаса проектное положение муфты. При этом расстояние от центра стыка арматуры до разметки должно быть равным половине длины муфты L/2 (рис.2.7); Установить пресс на стержень с муфтой и начать обжим. Поступательно, продвигаясь от середины муфты к краю обжать половину муфты на одном стержне; Чтобы исключить выдавливание стержней из муфты центральную часть не обжимать; При обжатии муфт фиксировать максимальное давление на манометре насосной станции.
Входной контроль включает в себя: Проверку наличия на партию применяемых труб заводского сертификата. В случае сомнений или отсутствия заводского сертификата необходимо провести испытания. В случае если поставляются готовые муфты, к ним должен прилагаться паспорт предприятия-изготовителя; Визуальную, проверку на отсутствие трещин, сколов, заусенец и ржавчи-ны на поверхности муфт; Проверку геометрических размеров инструментом необходимой точности.
Контроль в процессе и после окончания работ; правильность положения стыка стержней относительно центра соединительной муфты по меткам на арматуре, нанесенным до опрессовки; факт опрессовки соединительной муфты; Замером длины соединительной муфты после опрессовки, определяется качество1 соединения - длина муфты в результате опрессовки должна увеличиться не менее чем на 10% ее первоначальной длины. Изготовление и испытание контрольных образцов соединений:
Образцы соединений должны проходить контрольные испытания на рас тяжение со следующей периодичностью: -1 образец на первые 50 соединений; -1 образец на каждые последующие 500 соединений.
Контрольные образцы соединений должны быть вырезаны из арматуры, установленной в конструкции, либо изготовлены совместно с выполнением со единений арматуры возводимой конструкции (образцы-свидетели). Образцы свидетели должны быть выполнены на точно таком же оборудовании, с приме нением тех же материалов и при точно таких же условиях, что и при производ стве работ. Оба соединяемых стержня контрольных образцов должны быть отобраны от одной партии арматуры;
По результатам испытаний составляется акт. Акты должны подписываться производителем работ, представителем строительной лаборатории, проводившей испытания контрольных образцов (стыков) и представителем отдела контроля качества;
Положительным результатом испытаний контрольных образцов считается удовлетворение требованиям технических условий.
Выводы по главе 2
1. Результаты испытаний опрессованных соединений арматуры класса А500С и А400 (A-III) диаметром 32 и 36 мм, выполненных в построечных условиях показали достаточную прочность. За весь период научно-технического сопровождения только один стык не прошел испытания, в результате нарушения технологии обжатия.
2. Результаты испытаний переходных опрессованных соединений арматуры класса А500С говорят о их достаточной надежности. Разрушение всех образцов происходило по основному металлу при напряжениях больше 600 Н/мм2, а деформативность соединений не превышала нормативного значения 0,1 мм.
3. Разработана технология производства работ и контроля качества опрессованных соединений арматуры на стройплощадке.
Характеристика опытных образцов и технология их изготовления
Опытные образцы представляли собой соединения трех типов. Соединения первого типа - это механические соединения с конусной резьбой. Нарезка резьбы на концах арматурных стержней выполнялась резьбонарезными машинами на строительной площадке. Общий вид соединения показан на рис. 3.4, а геометрические размеры соединительных муфт с конусной резьбой приведены в табл. 3.1.
Образцы второго типа представляли собой механические соединения с нарезанной цилиндрической резьбой. Нарезка цилиндрической резьбы выполнялась за три этапа: стержень отрезался под прямым углом (рис.3.1);
За счет увеличения диаметра конца стержня путем холодной высадки, ослабления сечения стержня после нарезки резьбы не происходит. Общий вид соединения показан на рис. 3.5, а геометрические размеры муфт приведены в табл. 3.2.
Образцы третьего типа представляли собой механические соединения арматурных стержней с накатанной цилиндрической резьбой. Отличие этого соединения от соединения второго типа заключается в том, что при накатке резьбы нет необходимости увеличивать диаметр стержня путем высадки головки, т.к. при этом способе нарезки накатные ролики обжимают тело стержня, тем самым происходит упрочнение стержня. Общий вид соединения показан на рис. 3.6, а геометрические размеры муфт приведены в табл. 3.3. Все образцы затягивались динамометрическими и трубными ключами.
Методика испытаний опрессованных и резьбовых соединений одинакова и известно множество иностранных норм по испытаниям [34,37,43,50].
Образцы соединений арматуры были испытаны на растяжение в соответствии с требованиями ГОСТ 12004 [1] со следующими изменениями: определение деформативности соединений Д; предел текучести сгт — определялся только физический предел текучести по стрелке силоизмерителя испытательной машины; относительное удлинение 65 - не определялось.
База измерения деформаций / при испытании образцов соединений была равна длине соединительной муфты плюс расстояние равное не менее одного диаметра и не более трех диаметров, отложенных с каждой стороны муфты (рис. 3.7).
Перед испытанием на растяжение образцы длиной 500-600 мм были размечены с шагом 10,0 мм. Образцы целых стержней взвешены с точностью до 1,0 г и была измерена их длина с точностью до 1 мм. Предварительную разметку соединения использовали после испытания для определения относительного удлинения 5р. Для сравнения результатов испытаний изготавливались образцы целых стержней. По результатам взвешивания и измерения длины целых стержней определяли фактическую площадь их поперечного сечения. Геометрические размеры соединительных муфт проверяли штангельциркулем с точностью 0,5 мм.
Испытание образцов резьбовых соединений арматуры
Испытания образцов механических соединений проводили в лабораторных условиях поэтапным нагружением вплоть до разрыва на испытательной машине Р-100 и «Шенк» (рис. 3.8). После смыкания захватов разрывной испытательной машины показания измерительных приборов устанавливались на нуле. Испытания начинались без какого-либо предварительного нагружения опытного образца, так как предварительное нагружение опытного образца обычно «забирает» большую часть деформативности (сдвига).
На каждом этапе нагружения измеряли деформации опытного образца. Для этого использовали индикаторный тензометр конструкции НИИЖБ с индикаторами часового типа с ценой деления 0,01 мм.
За равномерное относительное удлинение 8Р соединенных арматурных стержней после испытания на растяжение принимали наибольшее из значений 5р, определенных на каждом из соединенных стержней.
За деформативность соединения принимались пластические деформации стыка при напряжении, в арматуре; равном 0,6ат(0,6а0,2)5 где о"т(а0,2) _ браковочное значение физического или-условного предела текучести арматуры по нормативным документам на ее производство. Деформативность соединения определялась следующим способом.
Вычислялось усилие Рд, соответствующее напряжениям в арматурных стержнях равных 0,6ат (0,6а0 2) . Рд=Р5,ф/0,6ат, (3.1) где FSi(j,. - фактическая площадь сечения арматурных стержней. По результатам испытаний определялись полные деформации соединения на базе измерения АПОлн. при усилии Рд. Далее вычислялись упругие деформации на базе измерения Аупр. при усилии Рд по формуле: Aynp=/-[0,6o Es], (3.2) где / - база измерения деформаций; Es — нормативный модуль упругости арматуры, 2-Ю5 МПа. Деформативность соединения А определялась как разность между полными деформациями соединения АП0Лц. и упругими деформациями Аупр.:
По полученным в процессе испытаний данным определяли временное сопротивление ав и пластические деформации соединения на каждом этапе нагружения, а так же строились графики зависимости пластических деформаций соединения (деформативности) от напряжений.
В процессе выполнения данной работы был испытан на растяжение 81 образец соединений с конусной резьбой арматуры класса А500С диаметром 12, 25, 32 и 40 мм, кроме этого для сравнения результатов испытаний испытыва-лись целые стержни [4]. Результаты испытаний резьбовых соединений арматуры и целых стержней представлены соответственно в табл. 3.4 и 3.5. Статистические данные о механических свойствах соединений арматуры с конусной резьбой приведены в таблице 3.6. В процессе испытаний по показаниям индикаторов фиксировалась деформативность соединений. Деформативность соединения оценивалась по зависимости деформаций сдвига арматуры в муфте от уровня растягивающих напряжений. На рис. 3.11 и 3.12 представлены зависимости деформативности от растягивающих напряжений некоторых соединений выбранных из общей группы испытанных образцов.
Деформативность бетона и продольной арматуры опытных образцов
На рис. 4.42 приведены графики зависимости максимальной ширины раскрытия трещин от нагрузки для внецентренно сжатых колонн с эксцентриситетом приложения нагрузки е0=130 мм (0,65Ь).
Анализируя полученные результаты, можно отметить разницу в характере образования трещин со стороны растянутой грани внецентренно сжатых колонн с соединениями арматуры и без них. В колоннах с соединениями трещины появлялись в местах расположения хомутов и по краям муфт. В колонне с целыми стержнями трещины появлялись в местах расположения хомутов.
Из рис. 4.42 видно, что существенной разницы в ширине раскрытия трещин колонн с резьбовыми соединениями и с целыми стержнями при эксцентри-сите приложения нагрузки 0,65Ь не обнаружено. Максимальная ширина раскрытия трещин при нагрузке 0,614 не превышала 0,1 мм. Максимальная ширина раскрытия трещин за 1-2 этапа до разрушения для колонн с резьбовыми соединениями составила 0,1 мм и 0,125 мм, а для колонны с целыми стержнями 0,1 мм.
Что касается центрально сжатых колонн, то деформативность резьбовых соединений от 0,021 мм до 0,26 мм не повлияла на характер развития трещин в зоне стыка. Продольные трещины появлялись практически одновременно с исчерпанием несущей способности колонн.
Выводы по главе 4
1. Испытания образцов колонн, изготовленных из бетона прочностью 59,1 Н/мм2 и 71,2 Н/мм2, с цилиндрическими и конусными резьбовыми соединения ми арматуры класса А500С позволили определить их прочность, деформатив-ность и трещиностойкость при центральном и внецентренном сжатии.
2. Эксцентриситет приложения нагрузки 0,25Ь и 0,65Ь привел к снижению прочности по сравнению с центрально сжатыми колоннами на 62% и 78%, соответственно. При этом явных различий в прочности колонн с целыми стержнями и со стыками обнаружено не было.
3. Прочность образцов колонн с деформативностью соединений 0,021 мм была на 5 % больше прочности колонн с целыми стержнями, а прочность колонн с деформативностью соединений 0,Г1 мм и 0,26 мм была меньше на 3% и 0,1% прочности колонн с целымистержнями, соответственно1.
4. Испытания внецентренно, сжатых колонн с резьбовыми соединениями при эксцентриситете приложения нагрузки 0,65Ь показали, что первые трещины в бетоне появлялись по краям муфт и составили при нагрузке 0,6Non,He более 0,1 мм, а за 1-2 этапа до разрушения не превышали 0,125 мм.
5. Результаты испытаний опытных образцов и удовлетворительная сходимость результатов, расчета с опытными данными показали, что-расчет центрально и внецентренно сжатых железобетонных элементов с резьбовыми соединениями рабочей арматуры следует выполнять по методике СП 52-101-2003; а нормативные и расчетные сопротивления арматуры с резьбовыми соединениями следует принимать такими же, как для целых стержней.
Целью главы является сравнительная оценка стоимости резьбовых, опрессованных и сварных соединений. Стоимость всех типов соединений сопоставлялась с затратами на изготовление соединений внахлест. Экономический эффект оценивался при использовании соединений арматуры с цилиндрической нарезанной резьбой-(рис.3.5), опрессованных соединений фирмы «СПРУТ» и сварных соединений типа С21-Рн [21].
Экономическая эффективность механических соединений по сравнению с соединениями внахлест оценивалась в зарубежных работах [42, 51, 52].
За основные исходные данные принята: Арматура класса А500С- 33250 Руб./т., где стоимость взята с сайта поставщика арматуры; Минимальная длина нахлестки — 40d, где d — диаметр арматурного стержня; Масса перерасходуемой стали - определялась по формуле m=А-0,00785-L, где L-длина арматуры, А-площадь поперечного сечения арматуры.
Научно-техническое сопровождение различных объектов показало, что закручивание муфтового соединения вертикальных стержней непосредственно на монтаже намного быстрее чем соединение внахлест и занимает около 1-2 минут. Опрессовка соединения арматуры диаметром 32-36 мм занимает около 8-Ю мин.
Результаты расчета стоимости одного соединения представлены таблице 5.1. Расчет экономической эффективности был выполнен с помощью сборника расценок [23], пособия [33] и при консультации сектора сварки лаборатории арматуры.
В таблице 5.2 представлен сравнительный расчет стоимости различных типов соединений, за 100% принята стоимость соединений внахлест. Из таблицы видно, что наиболее эффективными из всех представленных соединений яв ляются резьбовые. Экономический эффект по сравнению с соединениями внахлест начинается с 020 мм соединяемой арматуры. До диаметра 18 мм соединяемых стержней целесообразнее применять соединение внахлест. Начиная с диаметра стержней 25 мм, экономически целесообразно взамен нахлестки применять опрессованные соединения.
