ГИЛЬЗОВЫЙ СТЫК АРМАТУРНЫХ СТЕРЖНЕЙ НА НАПРЯГАЮЩЕМ ЦЕМЕНТНО-ПЕСЧАНОМ РАСТВОРЕ

Изобретение относится к области строительства, в частности к соединениям арматурных стержней в железобетонных конструкциях.
Известно соединение арматурных стержней в нахлестку (без сварки) (1). Данное соединение представляет собой перепуск параллельно расположенных стыкуемых стержней за торцевые грани друг друга на длину анкеровки. Диапазон применения данных соединений ограничивается в основном сжатыми элементами конструкций. Данные стыки нежелательны в изгибаемых, а также внецентренносжатых элементах и недопустимы в растянутых. Ограничен также диаметр стыкуемых стержней до 36 мм, возникает перерасход стали в пределах длины стыка. Существенным недостатком является смещение центров тяжести сечения стержней в вертикальной плоскости и как следствие этого потеря устойчивости соединения при разрушении защитного слоя бетона.
Известен стык арматурных стержней на сварке типа «С» (2). Соединения такого типа требуют наличия соответствующего сварочного оборудования и сварщика соответствующей квалификации, чем повышают трудоемкость, механоемкость и стоимость строительно-монтажных работ. В результате нагревания теряются механические свойства стали, что ограничивает применение данного типа соединения для арматурных сталей класса выше A-IV а также термически упрочненных или упрочненных вытяжкой сталей. Данные соединения технологически неприменимы для арматуры канатного типа.
Известно соединение арматурных стержней при помощи муфт с затяжкой контргайками либо с заполнением зазоров эпоксидной смолой, предложенное японской фирмой «Сумитомо» (3). Данный тип соединения ограничен в применении лишь для арматурных стержней со специальным винтовым профилем, требует наличия динамометрических ключей и специальных гидравлических устройств для нагнетания эпоксидной смолы под давлением в зазоры резьбового соединения.
Задачей предложенного гильзового стыка арматурных стержней на напрягающем цементно-песчаном растворе является создание жесткого, равнопрочного соединения арматуры с сохранением ее механических свойств, соблюдением соосности и снятием ограничений в диаметре и профиле стыкуемых стержней, а также обеспечение выполнения работ по монтажу арматуры без привлечения рабочих дополнительных специальностей.
Поставленная задача решается путем соединения арматурных стержней посредством муфты в виде гильзы из металлической трубы с последующим нагнетанием напрягающего цементно-песчаного раствора в камеру, образованную между внутренними гранями трубы и наружными гранями арматуры.
Предложенный способ соединения арматурных стержней в виде гильзового стыка на напрягающем цементно-песчаном растворе иллюстрируется рисунком, где на фиг.1 изображено продольное сечение гильзового стыка на напрягающем цементно-песчаном растворе, на фиг.2, 3, 4 изображены поперечные сечения 1-1,2-2 и 3-3 соответственно.
Позициями на фиг.1, 2, 3, 4 обозначены:
1. Стыкуемые арматурные стержни
2. Камера, заполняемая напрягающим цементно-песчаным раствором
3. Гильза из металлической трубы с резьбой по внутреннему диаметру
4. Направляющие из отрезков металлической трубы с наружным диаметром равным внутреннему диаметру гильзы (поз.3)
5. Напрягающий цементно-песчаный раствор
6. Отверстие в гильзе для нагнетания напрягающего цементно-песчаного раствора
Устройство состоит из муфты представляющую собой гильзу, выполненную из металлической трубы с резьбой по внутреннему диаметру (поз.3), жестко соединенными с ней направляющими из отрезков трубы (поз.4) с наружным диаметром равным внутреннему диаметру гильзы и камеры, заполняемой напрягающим цементно-песчаным раствором (поз.2). Гильза из металлической трубы выполнена с отверстием для нагнетания напрягающего цементно-песчаного раствора (поз.6)
Работа устройства заключается в передаче нагрузки от одного из стыкуемых арматурных стержней (поз.1) к другому посредством соединительной гильзы из металлической трубы (поз.3) и использовании способности напрягающего цементно-песчаного раствора (поз.5) увеличиваться в объеме в процессе твердения. В результате увеличения объема цементно-песчаного раствора (поз.5) создается напряжение между наружными гранями арматурных стержней (поз.1) и внутренними гранями гильзы из металлической трубы (поз.3). Избыточное давление на стенки металлической трубы (поз.3) и поверхность арматуры (поз.1) вызывает значительное увеличение сил трения на границах сред стыкуемых арматурных стержней (поз.1), цементно-песчаного раствора (поз.2) и металлической трубы (поз.3). Продольные усилия, действующие в арматурных стержнях (поз.1) воспринимаются силами трения на поверхностях контакта и через слой напрягающего цементно-песчаного раствора (поз.2) предаются на стенки металлической гильзы (поз.3). Повышению сил трения способствует периодический профиль стыкуемых стержней (поз.1) и винтовая резьба, нарезанная по внутренней поверхности гильзы из металлической трубы (поз.3). Значительная часть напряжений передается через торцевые части направляющих из отрезков трубы (поз.4) и за счет проявления эффекта заклинивания арматуры между стенками металлической трубы (поз.3). Нагнетание напрягающего цементно-песчаного раствора в камеру, образованную между внутренними гранями трубы (поз.3) и наружными гранями арматуры (поз.1) осуществляется через отверстие (поз.6). Равнопрочность соединения и арматурных стержней (поз.1) обеспечивается подбором площади поперечного сечения гильзы из металлической трубы (поз.3), равной площади поперечного сечения стыкуемых стержней (поз.1).
Использование предложенного изобретения в виде гильзового стыка на напрягающем цементно-песчаном растворе позволит снизить расход стержневой арматуры по отношению к наиболее часто применяемым стыкам внахлестку без сварки, повысит надежность железобетонных строительных конструкций в местах соединения арматуры. Данное изобретение решает проблему соосного соединения арматурных стержней с сохранением физических свойств арматурной стали, низкой стоимостью стыка и технологической простотой, дает возможность расширить сферу применения стержневой арматуры в предварительно напряженных железобетонных элементах. Применение предложенного устройства позволит повысить скорость выполнения арматурных работ особенно в случаях, когда необходимо жесткое (типа сварного) соединение арматуры и снизить расходы строительных организаций на заработную плату
рабочих (в частности сварщика). Существенным является и то, что прочность стыка со временем возрастает, благодаря свойству цементно-песчаного раствора набирать прочность в течение длительного времени.
Источники информации:
*
1). СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции» - М.: ГОССТРОЙ СССР, 1989. (с.63-64)
2). ГОСТ 14098-91 «Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры» - М.: Государственный комитет СССР по строительству и инвестициям, 1992. (таб. 4-17)
3). К.В.Михайлов, Г.И.Бердичевский, Ю.С.Волков и др. Предварительно напряженный железобетон (по материалам IX конгресса ФИП) - М.: Стройиздат, 1986. (с.42-44).