УДК 69.07

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СТЫКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ УКРУПНЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Зимин Сергей Сергеевич1, Алексеев Николай Сергеевич2, Ионов Константин Игоревич3
1Санкт-Петербургский Политехнический Университет Петра Великого, ст.преподаватель
2Санкт-Петербургский Политехнический Университет Петра Великого, магистрант
3Санкт-Петербургский Политехнический Университет Петра Великого, магистрант

Аннотация
В статье проанализированы проведенные эксперименты, в которых моделировались стыковые соединения различных конструкций. Представленные данные были описаны в работах Дербенцева И.С.по испытанию гибких петлевых стыков. Работы по испытанию стыков Передерия Г.П. были проведены АО «АТОМПРОЕКТ» на различные нагрузки, как статические, так и динамические.
Данная статья показывает, что сравнение гибких петлевых стыков и жестких стыков Передерия актуально. Переход от жестких стыковых соединений к гибким возможен.

Ключевые слова: гибкие тросовые петли, стык Передерия Г.П., укрупненная конструкция, швы замоноличивания


EXPERIMENTAL DATA IN THE MODELING OF LOOPBACK JOINTS OF LARGE-SIZED CONSTRUCTIONS

Zimin Sergei Sergeevich1, Alekseev Nikolai Sergeyevich2, Ionov Konstantin Igorevich3
1St. Petersburg State Polytechnic University, senior lecturer
2St. Petersburg State Polytechnic University, undergraduate
3St. Petersburg State Polytechnic University, undergraduate

Abstract
The article analyzes experiments in which simulated butt joints of different designs. The data presented were described in the works of I. S. Derbentseva test flexible hinge joints. Testing of joints of G. P. Perederiy were conducted JSC "ATOMPROEKT" to different loads, both static and dynamic.
This article shows that the comparison loop of flexible joints and rigid joints Perederiya important. The transition from rigid butt joints to flexible possible.

Keywords: flexible loop of rope, integrated design, seams embedment, the intersection of G. P. Perederiy


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Зимин С.С., Алексеев Н.С., Ионов К.И. Экспериментальные данные для моделирования стыковых соединений укрупненных конструкций // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 12 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2015/12/61588 (дата обращения: 20.11.2016).

Введение

В настоящее время в Российской Федерации и за рубежом активно проектируются конструкции для укрупненного строительства. Инженеры стремятся создать универсальную укрупненную конструкцию, с помощью которой можно будет быстро возводить основные сооружения атомных электростанций.

В данной статье произведено сравнение конструкций укрупненных блоков стен, соединенных с помощью гибких петлевых стыков Halfen Loop Box с укрупненными блоками стен, соединенных с помощью жестких петлевых стыков Передерия Г.П.

Применение гибких петлевых стыков дает возможность уменьшить временные издержки, которые возникают при монтаже конструкций основных зданий и сооружений АЭС и перенести производство укрупненных блоков на строительную базу, в условия, приближенные к заводским. Применение петлевых стыков способно ускорить и саму сборку объемных армоблоков и исключить неточности стыковки, которые обычно возникают при соединении армоблоков с помощью традиционных способов организации стыковых соединений с помощью муфт.

Стремление к опыту применения укрупненных блоков может привести к выходу на новые рынки и еще большей прибыли атомной отрасли Российской Федерации.

Обзор литературы

Сравнение-анализ различных типов применяемых соединений для организации стыка стеновых блоков приведен в статье Зимина С.С. и Алексеева Н.С. [1]. Также в указанной статье дана информация о гибких петлевых стыках Loop Box фирмы Halfen.

Исследование гибких петлевых стыков, применительно к жилому строительству приведено в работах Дербенцева И.С. [2-5]. В указанных исследованиях подробно освещено поведение моделей под различными нагрузками, такими как растяжение и сдвиг. В данной статье будет произведено актуализирование полученных результатов для использования в проектировании укрупненных армоблоков при строительстве основных зданий и сооружений атомных электростанций с применением несъемной сталефибробетонной опалубки. В статье приведено экспериментальное исследование гибких петлевых стыков и стыков Передерия Г.П. Также получены значения величины раскрытия трещин в испытуемых образцах, проведен анализ-сравнение численных значений.

Анализ результатов экспериментального исследования гибких петлевых стыков. 

Гибкие стыки были рассмотрены Дербенцевым И.С. в качестве соединения несущих конструкций в крупнопанельных зданиях гражданского строительства. Поэтому обеспечение перераспределения вертикальных и горизонтальных нагрузок между наружными и внутренними стенами требует необходимой прочности стыков на сжатие, растяжение и сдвиг. Для вертикальных соединений основными являются усилия растяжения и усилия сдвига вдоль стыка.

Конструкция стыкового соединения представляет собой закрытую конструкцию, которая состоит из металлического короба из тонкой жести, внутри которого находится петля из нержавеющей стали. При монтаже, короба прикрепляются к опалубке  с необходимым шагом, анкером петли внутрь. Далее тросовые петли извлекаются из коробов, через петли соседних объемных армоблоков продевается арматурный стержень на всю высоту блоков, после чего образовавшийся шов замоноличивают. В результате получается монолитный шпоночный стык (в котором шпонки образованы коробами петель). Рассмотренная методика устройства стыка позволяет упростить процесс (а значит повысить скорость) изготовления объемного армоблока. Концы троса петли с ее наружной стороны соединены между собой и опрессованны стальной втулкой [1]. Такая технология применяется при сооружении панельных жилых домов при организации стыков панелей. При изготовлении объемных армоблоков с несущей фибробетонной опалубкой следует отказаться от армирования с выпусками, которое применяется при организации стыков. На Рисунке 1 показано расположение петли относительно арматурных стержней в стыкуемых блоках.

Рисунок 1. Соединение с помощью петлевых стыков Halfen HLB Loop Box [1].

Далее будут рассмотрены опытные образцы, испытание которых освещено в трудах Дербенцева И.С.

Рассмотрим вертикальное стыковое линейное соединение двух стеновых блоков. Использовались образцы с шириной вертикального стыка =90 мм. Использовались гибкие петлевые соединения фирмы Peikko со шпонками размером 160x20x50 мм с анкерной петлей длиной 250 мм.

 

Рисунок 2. Вертикальный шов с применением гибких тросовых петель перед замоноличиванием стыка (а), гибкая тросовая петля (б). [2]

1-стеновые панели, 2-жестяная коробка, 3-тросовая петля.

Изготовленные экспериментальные образцы нагружались последовательно растягивающим или сдвигающим усилием. В итоге была получена картина разрушений, были проанализированы величины раскрытия трещин.

 

Рисунок 2. Схема разрушения образцов на: растяжение (а), сдвиг (б) [2].

Проведенные экспериментальные исследования позволили установить характер работы шпоночных стыков с петлевым поперечным армированием на сдвиг и на растяжение. По результатам испытаний сформулированы выводы:

- в предложенном диапазоне характеристик прочности и деформируемости материалов, работающих на сдвиговые деформации, образцы разрушались одинаково – образовывалась вертикальная наклонная трещина, которая проходила в границах ширины вертикального шва;

-происходило вырывание анкерной петли в тех случаях, когда прикладывалось растягивающее усилие, разрушение замоноличивающего слоя наблюдалось в местах стыковки с основным бетоном панелей

- определяющим фактором, который характеризует прочность гибкого петлевого стыка на восприятие сдвиговых усилий, является прочность шва замоноличивания.

- при проведении эксперимента был получен тот факт, что при использовании стыкового соединения с обратными гранями шпонок, возрастала несущая способность бетона замоноличивания, сопротивляемость к сдвиговым нагрузкам.

- при эксперименте использовались разные виды и формы шпоночных соединений в составе стыка с гибкими петлями. Было установлено, что геометрические параметры не играют существенную роль в работе стыкового соединения.

Таблица 1. Основные результаты испытания образцов на растяжение и сдвиг [2]

Тип образца Прочность элемента на сжатие, МПа Материал шва Кубиковая прочность материала шва, МПа Величина ступени нагружения, кН Разрушающая нагрузка, кН Жесткость стыка, кН/м Характер разрушения
Растяжение-1

15,9

B25

5

25

162

Выдергивание анкера петли из бетона панели

Растяжение-2

14

B25

5

15

136

Растяжение-3

16,8

B25

5

20

75

Растяжение-4

21,75

Р-400

31,5

5

15

44

Разрушение растворного шва с раскрытием магистральной трещины до 4 мм

Растяжение-5

23

Р-400

39

5

25

40

Растяжение-6

23

Р-400

39

5

20

25

Сдвиг-1

12

B25

29,4

2

21

9679

Разрушение Г-образного элемента от изгиба

Сдвиг-2

29

B25

39,4

3

42

7287

Сдвиг-3

27,45

B25

39,8

3

54

8459

Сдвиг-4

34,3

Р-400

41,2

3

60

6753

Разрушение шва по шпонке под углом 45°

Сдвиг-5

32,1

Р-400

40,5

3

56

27097

Сдвиг-6

33,7

Р-400

42,5

3

65,5

17240

Анализ результатов экспериментального исследования соединения блоков с помощью стыков Передерия Г.П.

Постановка настоящих исследований обусловлена острой необходимостью расширения на объектах атомного энергетического строительства номенклатуры стыков рабочей арматуры с целью снижения трудоемкости их изготовления и ускорения сроков строительства без ущерба надежности и безопасности АЭС.

Испытанию подлежали образцы, выполненные в виде монолитных железобетонных плит с моделями арматурных стыков.

Испытания образца происходило по схеме четырех точечного нагружения на статическую нагрузку, создаваемую ступенчато с нарастанием ступеней до полного разрушения.

Были созданы следующие нагрузки:

1 ступень – 1260 кН;

2 ступень – 1750 кН;

3 ступень – 2240кН;

4 ступень – 2750 КН (максимальная нагрузка).

Максимальные перемещения центра плиты по данным датчика перемещения:

1 ступень – 20,0 мм(центр), 12,3 и16,8 мм(края);

2 ступень – 29,7 мм(центр), 14,7 и20,6 мм(края);

3 ступень – 35,7 мм(центр), 16,6 и22,1 мм(края);

4 ступень – 192,1 мм(центр), 14,3 и56,1 мм(края).

Рисунок 3. Схема нагружения образца

Максимальный прогиб определялся по показаниям датчиков перемещения простым сложением среднего значения перемещения концов и центра плиты с учетом направления (знака) перемещения. Т.о. прогибы на каждой ступени нагружения составили,

соответственно:

4,9 мм;

12,1 мм;

16,4 мм;

122,7 мм.

Рисунок 4. Последняя ступень нагружения. Разрушение образца. Картина образования трещин вблизи петлевого стыка.

Рисунок 5. Ядро петлевого стыка. Трещины только в защитном слое бетона.

На рисунке 6 представлена диаграмма «нагрузка – перемещение» для испытуемого образца.

Рисунок. 6. Диаграмма усилие- перемещения для испытуемого образца.

Рисунок. 7. Схема нагружения образца

Таблица 2. Результаты испытания образца

Общая нагрузка, КН

Деформация, е.о.д. Х10Е+4 (условное напряжение, МПа)

Перемещение, мм

Т1

Т2

Р1

Р2

Р3

1260

-0,9 (-19)

1,1 (23)

12,3

16,8

-20,0

1750

-1,8 (-38)

6,4 (134)

14,7

20,6

-29,7

2240

-2,5 (-53)

11,7 (246)

16,6

22,1

-35,7

2750

-3,3 (-69)

3,9 (82)

14,3

56,1

-192,1

При проведении испытаний стыков Передерия Г.П. были получены экспериментальные данные, которые требуют сравнения с испытаниями гибких петлевых стыков. При детальном рассмотрении полученных цифровых значений, следует вывод о величине раскрытия трещин в случае использования гибких петлевых стыков и жестких стыков Передерия. Они сравнимы по цифровому значению, и при одинаковых нагрузках. Также, характер разрушения испытываемых образцов дает представление о растрескивании бетона по границе крайних петель при применении стыка Передерия Г.П. Этот факт дает преимущества гибким петлевым стыкам, при использовании которых не наблюдается разламывание защитного бетонного слоя петель.

Выводы

В ходе проведенного анализа испытаний образцов гибких петлевых стыков и жестких стыков Передерия Г.П. были рассмотрены экспериментальные данные. При замене муфтовых стыковых соединений на соединения с помощью стыков Передерия Г.П. была получена диаграмма, которая демонстрирует целесообразность использования стыковых соединений с помощью жестких петель Передерия. Перемещения при одинаковых нагрузках оказались почти схожими.

При использовании гибких тросовых петель удается частично избежать тех разрушений, которые возникают в бетоне при использовании жестких тросовых петель.

В дальнейшем, при проведении расчетов будут получены сопоставляемые данные для проведения анализа.

Основываясь на полученных экспериментальных данных, в дальнейшем следует произвести расчеты по пространственной модели.


Библиографический список
  1. Зимин С.С., Алексеев Н.С. Конструктивные и технологические решения объемных армоблоков  с несъемной несущей сталефибробетонной опалубкой (2015) Современные научные исследования и инновации, №11 (55)
  2. Дербенцев, И.С. Экспериментальные исследования вертикальных шпоночных стыков железобетонных стеновых панелей с петлевыми гибкими связями / И.С. Дербенцев, А.А. Карякин, С.А. Сонин, И.А. Бельдейко // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». – 2012. – №35.
  3. Дербенцев И.С. Несущая способность и деформативность шпоночных соединений с петлевыми гибкими связями в стыках крупнопанельных многоэтажных зданий: Диссертация
  4. Дербенцев, И.С. Методы определения несущей способности монолитных шпоночных соединений сборных элементов / И.С. Дербенцев // Вестник ЮУрГУ. Серия «Строительство и архитектура». – 2012. – №38. – С. 63-65
  5. Дербенцев, И.С. Метод определения усилия распора при сдвиге монолитных шпоночных межпанельных вертикальных стыков / И.С. Дербенцев, А.А. Карякин // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 1; URL: http://www.science-education.ru/115- 12252
  6. Киреева, Э.И. Крупнопанельные здания с петлевыми соединениями конструкций // Жилищное строительство. 2013. №9. С.47-50.
  7. Суур-аскола П. Технологически усовершенствованный продукт от компании Peikko – тросовая петля PVL // Жилищное строительство. 2013. №3. С.21-25.
  8. http://zbk-k.com.ua/goodfile/47.pdf
  9. http://www.halfen.no/doc/HLB_15-E.pdf
  10. http://www.halfen.no/doc/hbt-hbs-hdb-hit.pdf
  11. http://materials.crasman.fi/materials/extloader/?fid=19298&org=2&chk=06dc1ace
  12. http://www.proatom.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=4446
  13. http://www.halfen.ru


Все статьи автора «Алексеев Николай Сергеевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация