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.

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

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.