Несущая способность анкерного крепежа и гибких базальто-пластиковых связей в кладке из легкобетонных блоков на стекловидных заполнителях

Научно-технический и производственный журнал

Материалы и конструкции

УДК 624.6.012.2

А.А. ДАВИДЮК, инженер

ОАО «КТБ ЖБ»

Несущая способность анкерного крепежа и гибких базальто-пластиковых связей в кладке из легкобетонных блоков на стекловидных заполнителях

Проведены экспериментальные исследования анкерного крепежа и гибких базальто-пластиковых связей, установленных в кладку из блоков легкого бетона на стекловидных заполнителях плотностью 600 кг/м3 и 800 кг/м3 и прочностью В2 и В5, на действие вырывающих усилий. Получены значения усилия вырыва для ряда анкерных крепежей и связей. Отслежены деформации, возникающие при действии продольных сил на анкерный узел. Установлены схемы и характер деформаций рассмотренных анкерных узлов.

Ключевые слова: ограждающие конструкции, наружные стены, фасады, анкер, фасадные конструкции, бетоны на стекловидных заполнителях, вспученный туфоаргиллитовый гравий (ВТГ), вспученный витрозитовый гравий (ВВГ), пеностекло-грануляты (ПСГ), трепельный гравий.

A.A. DAVIDYUK, engineer JSC "KTB ZhB"

Bearing capacity of anchor fastening and flexible basalt-plastic ties in masonry made of light-concrete blocks with glassy binders

Experimental studies of the effect of break-out forces on the anchor fastening and flexible basalt-plastic ties installed into the masonry from light-concrete blocks with glassy binders of 600 kg/m3 and 800 kg/m3 density and B2 and B5 strength have been conducted. Values of break-out forces for some anchor fastenings and ties have been obtained. Deformations appearing during the effect of transverse forces on the anchor joint have been tracked. Schemes and character of deformations of anchor joints considered have been established.

Keywords: enclosing structures, external walls, facades, anchor, facade structures, concretes with glassy binders, blown-up tuff-argillite gravel (BTG), blown-up vetresit gravel (BVG), foam glass granulates (FGG), tripoli gravel.

Как известно, легкие бетоны для ограждающих стеновых конструкций на традиционных обжиговых заполнителях, таких как керамзит, шунгизит и другие, зачастую не удов-летворяют современным требованиям норм по тепловой защите зданий без применения эффективных утеплителей [1, 2]. В случае применения ячеистых и полистиролбето-нов плотностью 600 кг/м3 и менее не всегда обеспечиваются требуемые деформативно-прочностные показатели, что создает ряд проблем при креплении навесных фасадных конструкций к наружным стенам [3-5].

В настоящее время все большее распространение получают легкие конструкционно-теплоизоляционные бетоны на пористых стекловидных заполнителях, обладающие повышенными физико-механическими свойствами в сравнении с равноплотными легкими и ячеистыми бетонами [6]. В качестве заполнителей для таких бетонов могут применяться вспученный туфоаргиллитовый гравий (ВТГ), вспученный витрозитовый гравий (ВВГ), пеностеклогрануляты (ПСГ), стекловидный трепельный гравий, а также любые другие заполнители на основе кремнеземистых пород, имеющие практически неограниченную сырьевую базу на территории страны. При проектировании наружных стен на основе легких бетонов на стекловидных заполнителях в климатических условиях Москвы можно полностью отказаться от дополнительного утепления при толщине стен не менее 450-500 мм

с Rтр=2,8-3,1м2•оС/Вт. Кроме того, их высокие прочностные свойства обеспечивают повышенную несущую способность анкерных креплений в навесных фасадных конструкциях.

Впервые выполнены экспериментальные исследования несущей способности анкерного крепления и гибких связей,

Рис. 1. Экспериментальные образцы-столбы сечением 410х400мм на основе стеновых блоков из легкого бетона на гранулированном пеностекле марки «Неопорм»: а — из блоков плотностью D600, прочностью В2; б — из блоков плотностью D800, прочностью В5

Материалы и конструкции

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

Вид А

Рис. 2. Схема проведения испытаний несущей способности анкерных креплений в кладке на основе блоков из легкого бетона на стекловидных заполнителях: 1 — передвижная опора; 2 — образец кладки; 3 — опоры прибора; 4 — индикатор часового типа; 5 — рукоятка для подачи нагрузки; 6 — гидравлический цилиндр (прибор HYDRAJAWS); 7 — опорная площадка прибора; 8 — манометр; 9 — анкерный элемент или гибкая связь; 10 — распредилительная пластина; 11 — гидравлический пресс.

установленных в кладку стен из блоков из легких бетонов на основе стекловидных заполнителей.

Для проведения испытаний были отобраны распорные и химические анкеры швейцарской фирмы Mungo, рекомендованные для крепления навесных фасадных конструкций, и гибкие связи из базальтопластиковой арматуры, предназначенные для соединения конструктивных слоев в стенах с облицовкой из кирпича. В качестве стеновых матери-

ЩШ Щ

i; I'; v.l.;;' - ^-¿¿^ . ^

&& т

алов использованы блоки из легкого бетона на основе заполнителей из гранулированного пеностекла марки «Нео-порм», опытное производство которых открыто на заводе компании «СТЭС-Владимир» (г. Владимир). Размер блоков 200X200X400 мм, плотность бетона 600 кг/м3 и 800 кг/м3, класс по прочности на сжатие - В2 (М25) и В5 (М75) соответственно. В качестве кладочного раствора использованы готовые сухие цементно-песчаные смеси.

Рис. 3. Испытание крепежных систем, установленных в кладку блоков из легкого бетона на стекловидных заполнителях: а — химические анкеры Mungo; б — распорные полиамидные дюбели Mungo; в — распорные металлические анкеры Mungo; г — гибкие связи из базальто-пластиковой арматуры

Научно-технический и производственный журнал

-------ЖИЛИЩНОЕ ---

СТРОИТЕЛЬСТВО

Материалы и конструкции

Таблица 1

Плотность блоков легкого бетона на Характеристики анкеров Экспериментальные значения

стекловидных заполнителях Марка анкера Диаметр, мм Глубина заделки, мм NBmin, кН Двср, мм

75 4,5 0,58

8 100 5,5 0,6

150 7 0,64

75 5 0,55

D600 10 100 6,5 0,63

150 9,5 0,68

75 5,5 0,53

12 100 7 0,57

Mungo MIT-E 150 11 0,69

75 6 0,63

8 100 8,5 0,65

150 10 0,55

75 6,5 0,57

D800 10 100 9 0,65

150 12 0,66

75 7 0,51

12 100 9,5 0,6

150 14 0,62

На рис. 1 представлены экспериментальные образцы стен сечением 410X400 мм и высотой в 4 и 5 рядов. Установка анкеров выполнялась в блоки кладки из расчета один анкер на тычковую грань и два анкера на ложковую, гибкие связи закладывались в растворные швы из расчета две связи в пределах длины блока и одна связь в пределах высоты блока. Армирование швов выполнялось через каждые 2 ряда в образцах из 5 рядов кладки с помощью металлической сетки с ячейкой 50X50 мм из стержней 04 мм класса Вр1. Схема экспериментальных образцов представлена на рис. 2.

При проведении испытаний усилие на анкер или гибкую связь подавалось ступенями с шагом 1/10-1/20 от предполагаемой разрушающей нагрузки. Для фиксации величины остаточных деформаций (перемещений) анкерного узла на этапах нагружения выполнялась разгрузка, что позволило оценить интервалы нагружения, при которых кладка работала в упругой или нелинейной стадии. При проведении испытаний экспериментальные образцы-столбы помещались в гидравлический пресс либо нагружались штучными грузами под нагрузку, составляющую до 1/3 от разрушающей по СНиП 11-22-81* «Каменные и армокаменные конструкции».

Таблица 2

Плотность блоков легкого бетона на стекловидных заполнителях Характеристики анкеров Экспериментальные значения

Марка анкера Диаметр дюбеля/ шурупа, мм Глубина заделки/ длина распорной зоны, мм Nsmin, кН Двср, мм

D600 Mungo MBR 8/6 80/50 1,25 0,28

Mungo MB 8/6 100/70 2,25 0,5

Mungo MBRK 10/8 100/50 3 0,55

Mungo MBK 10/8 120/70 3,5 0,64

Mungo MGD 14/12 100/75 4 0,78

D800 Mungo MBR 8/6 80/50 2,25 0,53

Mungo MB 8/6 100/70 3 0,61

Mungo MBRK 10/8 100/50 4,5 0,74

Mungo MBK 10/8 120/70 5 1,1

Mungo MGD 14/12 100/75 5,5 0,82

Таблица 3

Плотность блоков легкого бетона на стекловидных заполнителях Характеристики анкеров Экспериментальные значения

Марка анкера Диаметр шпильки анкера, мм Глубина заделки/ длина распорной зоны, мм Nsmin, кН Двср, мм

D800 Mungo MHA-B 8 95/45 2 0,36

10 100/60 2,25 0,34

12 145/85 3,5 0,41

Материалы и конструкции

------ЖИЛИЩНОЕ ---

СТРОИТЕЛЬСТВО

Научно-технический и производственный журнал

Таблица 4

Участок анкеровки Характеристики связей Экспериментальные значения

Марка раствора Диаметр арматуры, мм Глубина заделки, мм N min, кН Д ср, мм

75 2 0,71

100 3 0,75

125 4,5 1,01

4 150 5,5 1,26

175 6 1,26

200 6 1,16

Растворные швы без 225 7 1,35

армирования 250 7 1,28

100 3,5 0,69

6 150 6 1,04

175 6,5 1,10

200 7 1,13

7,5 100 3,5 0,63

150 6 1,12

М100 75 3,5 0,86

100 4 1,03

125 4,5 0,77

4 150 5,5 1,42

175 6,5 1,48

200 7 1,33

225 7,5 1,43

Растворные швы с 75 4 0,67

арматурной сеткой 100 5,5 0,89

6 125 6 0,88

150 6,5 0,94

225 8 1,05

250 9 1,06

100 5,5 1,09

7,5 150 6,5 1,15

200 8,5 1,46

В табл. 1-4 представлены значения вырывающих усилий и деформаций (Дв), полученные по результатам трех испытаний каждого типа анкеров и гибких связей. В таблицах указаны минимальные значения усилий полученных при вырыве. В качестве значений Дв приняты средние значения деформации, соответствующие минимальным усилиям вырыва каждого типа анкерных связей.

При вырыве химических анкеров из кладки экспериментальных столбов происходило разрушение блока в зоне заделки анкеров с образованием конуса вырыва (рис. 3, а). Результаты испытаний химических анкеров представлены в табл. 1.

При испытаниях полиамидных фасадных дюбелей потеря несущей способности анкерного крепления, как правило, происходила без разрушения бетона (рис. 3, б). Результаты испытаний полиамидных дюбелей с металлическими шурупами представлены в табл. 2.

Испытания металлических распорных анкеров (рис. 3, в) проводились в блоках плотностью D800, так как данный крепеж в соответствии с каталогом фирмы производителя, применяется в материалах высокой плотности таких как высокоплотный легкий бетон, природный камень, кирпич или тяжелый бетон. В процессе установки анкеров в блоки кладки момент затяжки составил не более половины требуемого значения, указанного в техническом руководстве по монтажу (25 Нм, 40 Нм и 50 Нм для анкеров диаметром 08 мм, 010 мм и 012 мм соответственно). Результаты испытаний распорных металлических анкеров представлены в табл. 3.

Испытание гибких связей из базальто-пластиковой арматуры производилось с помощью специально изготовленного захвата. При вырыве связи с глубиной заделки менее 100 мм в растворных швах без арматурной сетки происходило разрушение растворного шва с образованием конуса вырыва (рис. 3, г). В случае испытания связей в растворных швах с армированием или без армирования с глубиной заделки более 100 мм разрушение анкерного узла происходило по цилиндрической поверхности связи без образования конуса вырыва. Связи, установленные в вертикальные швы кладки, выдергивались без видимых разрушений или вытаскивались руками, в основном по причине отсутствия достаточной зоны контакта с цементно-песчаным раствором вследствие наличия пустот в вертикальных швах. Результаты испытаний гибких базальто-пластиковых связей представлены в табл. 4.

Таким образом, при проектировании конструкций наружных стен на цементно-песчаном растворе марки М100 с использованием гибких базальто-пластиковых связей рекомендуется анкеровку связей осуществлять только в горизонтальных швах, при этом глубина заделки должна составлять не менее 100 мм.

Выводы:

1. Впервые для блоков из легкого конструкционно-теплоизоляционного бетона на стекловидных заполнителях проведены экспериментальные испытания для определения вырывающих усилий анкерного крепежа и гибких базальто-пластиковых связей, установленных в кладку из этих блоков.

Научно-технический и производственный журнал

-------ЖИЛИЩНОЕ ---

строительство

Материалы и конструкции

2. Получены значения деформаций, возникающих при действии продольных сил на анкерный узел. Установлены схемы и характер деформаций рассмотренных анкерных узлов.

3. Полученные результаты свидетельствуют о том, что несущая способность исследованных анкеров, установлен-

Список литературы

1. Давидюк А.Н., Давидюк А.А. Прочностные свойства легких бетонов на стекловидных заполнителях для многослойных ограждающих конструкций // Бетон и железобетон. 2008. № 6(555). С. 9-13.

2. Давидюк А.Н., Давидюк А.А. Деформативные свойства легких бетонов на стекловидных заполнителях // Бетон и железобетон. 2009. № 1(556) С. 10-13.

3. Обозов В.И., Давидюк А.А. Анализ повреждений кирпичной облицовки фасадов многоэтажных каркасных зданий // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2010. № 3. С. 51-57.

4. Ищук М.К. Отечественный опыт возведения зданий с наружными стенами из облегченной кирпичной кладки. М.: РИФ «СТРОЙМАТЕРИАЛЫ». 2009. 360 с.

5. Грановский А.В. Пути повышения надежности анкерных креплений // Технологии строительства. 2008. № 4 (59). С. 13-14.

6. Давидюк А.Н. Легкие конструкционно-теплоизоляционные бетоны на стекловидных пористых заполнителях. М.: Красная звезда. 2008. 208 с.

ных в блоках легкого бетона на стекловидных заполнителях, до двух раз выше, чем аналогичных анкеров, установленных в равноплотных ячеистых бетонах.

4. Проведенные экспериментальные исследования будут способствовать более широкому использованию бетонов на стекловидных заполнителях в наружных стенах.

References

1. Davidyuk A.N., Davidyuk A.A. Mechanical properties of lightweight concrete aggregates for glassy multilayer walling. Beton izhelezobeton. 2008. No. 6

2. Davidyuk A.N., Davidyuk A.A. Deformation properties of lightweight concrete aggregates on vitreous. Beton i zhelezobeton. 2009. No. 1

3. Obozov V.I., Davidyuk A.A. Damage analysis of multi-storey brick veneer facade frame buildings. Seismostoikoe stroitelstvo. Bezopasnost sooruzhenii. 2010. No. 3, pp. 51-57.

4. Ishchuk M.K. Otechestvennyi opyt vozvedeniya zdanii s naruzhnymi stenami iz oblegchennoi kirpichnoi kladki [Domestic experience in the construction of buildings with exterior walls made of lightweight masonry]. Moscow. STROIMATERIALY. 2009. 360 р.

5. Granovskii A.V. Ways to improve the reliability of anchorages. Tekhnologii stroiteistva. 2008. No. 4

6. Davidyuk A.N. Legkie konstruktsionno-teploizolyatsionnye betony na steklovidnykh poristykh zapolnitelyakh [Lightweight structural heat-insulating concrete on glassy porous aggregates]. Moscow. Krasnaya zvezda. 2008. 208 p.

Открытое акционерное общество

«Центральный научно-исследовательский и проектный институт жилых и общественных зданий»

Рег. № 28128 РП

Адрес: 127434, Москва, Проспект Мира, дом 16, стр. 2. Тел.: 8

Актив

Внеоборотные активы.......................137 461

Оборотные активы..........................748 160

Всего......................................885 621

Пассив

Капитал и резервы..........................652 928

Долгосрочные обязательства..................4 216

Краткосрочные обязательства...............228 477

Всего......................................885 621

Отчет о финансовых результатах

Выручка...................................695 481

Себестоимость.............................537 327

Управленческие расходы....................251 791

Проценты к получению.......................13 593

Прочие доходы.............................129 873

Прочие расходы............................139 068

Прибыль до налогообложения..............

Отложенные налоговые активы............... 16 601

Отложенные налоговые обязательства..........

Текущий налог на прибыль.......................-

Чистая прибыль

ПРОЧИЕ...................................

3'2014

43