Соединительные муфты для стыковки арматурных стержней

Быстрорастущие объемы строительства из монолитного железобетона требуют освоения более надежных и скоростных технологий возведения зданий и сооружений. В связи с этим обострилась проблема соединения арматуры.

Наиболее простым способом соединения стержневой арматуры является соединение внахлестку без сварки, когда усилия с одного стыкуемого стержня на другой передаются за счет сил сцепления с окружающим бетоном. Но и этот метод не избавлен от недостатков. Во‑первых, идет перерасход арматуры за счет перепуска стержней и необходимость установки дополнительной поперечной арматуры в зоне соединения. Во‑вторых, затрудняются бетонные работы в густоармированных конструкциях за счет скопления в зоне соединения большого количества арматуры, что в некоторых случаях приводит к увеличению размеров поперечного сечения элемента.

В числе применяемых способов сопряжения арматуры имеются сварные соединения, а именно контактно-стыковые, и ванная сварка. Последний способ считается наиболее надежным и используется в ответственных случаях.

Ванная и ванно-шовная сварка стержней выполняется на стальной скобе-наладке либо в инвентарных формах. При ванной сварке расплавление торцов стержней арматуры происходит за счет тепла ванны расплавленного металла, который формируется и удерживается вспомогательными приспособлениями. В этом качестве используются накладные, остающиеся в конструкции, элементы, а также многоразовые (медные, графитовые) или одноразовые (керамические) инвентарные формы. Данный метод исторически один из первых способов сопряжения арматуры и получения равнопрочного соединения. Однако наряду с этим возникает вероятность негативного влияния процесса сварки на область, прилегающую к соединению. Кроме того, имеются и другие недостатки:

• невозможность использования термоупрочненной арматуры;
• длительность подготовки стыка, затраты на контроль стыка;
• ограничения по ориентации в пространстве при изготовлении стыка;
• высокая стоимость соединения;
• высокая квалификация персонала для выполнения данных работ.

Надежность этих стыков проверена временем, но отстает от современных требований, прежде всего из-за невысоких темпов производства работ.

Новая технология исключает недостатки сварного и соединения внахлестку. Она преду­сматривает крепление стержней периодического профиля с помощью соединительных муфт. Это достаточно новый технологический прием: его применение на первых объектах датируется рубежом 80–90‑х годов. Муфтовая технология имеет следующие преимущества по сравнению с ванной и ванно-шовной сваркой:

• не требуется привлечение высококвалифицированных сварщиков;
• снижаются материальные затраты на подготовку стыка;
• до 10 раз возрастает скорость соединения арматуры;
• значительно упрощается процедура контроля стыкового соединения.

Изучение зарубежного опыта ведения арматурных работ (ФРГ, Япония, Англия, Китай, Корея, Индия и др.) показало, что разработка и применение новых стыковых соединений динамично развиваются. Равнопрочное соединение арматурных стержней (от англ. full-strength joint) – это соединение арматуры, которое не ослабляет арматурный стержень, имея значение прочности не менее номинального значения прочности цельной арматуры. Этот качественный показатель является одним из ключевых для обеспечения долговечности и надежности в эксплуатации железобетонных сооружений, в особенности на объектах с повышенными требованиями к сейсмостойкости и усталостной прочности (такими объектами являются атомные, гидро- и теплоэлектростанции).

В Республике Беларусь с 01.07.2011 года введен государственный стандарт СТБ 2152–2010 «Муфты с конической резьбой для механического соединения арматуры для железо­бетонных конструкций. Технические условия», предусматривающий применение стыковых соединений арматуры класса S500 диаметром от 16 до 40 мм. Технология соединения арматуры для железобетонных конструкций при помощи муфт с конической резьбой заключается в следующем: на двух стержнях нарезается резьба при помощи станка, затем на один из стержней накручивается муфта при помощи динамометрического ключа, а второй стержень вкручивается тем же ключом за 4–5 оборотов. Получается готовый стык. РУП «Институт БелНИИС» проводит испытания механических соединений арматуры при помощи муфт с конической резьбой на гидравлической разрывной машине УММ‑200. В результате испытания определяется фактическое временное сопротивление разрыву стыкового муфтового соединения арматуры. В настоящее время ГП «Институт НИИСМ» разработана конструкторская документация на соединительные муфты для арматуры диаметром от 16 до 40 мм, а также изготовлена опытная партия соединительных муфт. Все указанные образцы прошли испытание, результаты испытаний – положительные. На площадях института создан цех по изготовлению соединительных муфт, первые партии которых скоро поступят на стройку.

Необходимо отметить, что наряду с актуальностью темы экономии ресурсов, одной из главных задач применения механических соединений арматуры является повышение надежности ее соединения. Это очень важно при строительстве высотных зданий и промышленных объектов высокого уровня ответственности, поэтому в большинстве стран мира, в том числе в США и Германии, для стыкования арматуры диаметром 25–40 мм применяют механические соединения. В качестве успешного белорусского опыта применения муфт с конической резьбой можно привести работу ОАО «Гродгопромстрой», которое использовало данную технологии на строительстве Гродненской ГЭС. По мнению специалистов СУ‑142 ОАО «Гроднопромстрой», применение муфт с конической резьбой LENTON для соединения продольной арматуры позволило значительно сократить трудозатраты, упростить процедуру контроля стыков соединений, при этом не снижалась несущая способность конструкций. Применение соединения было согласовано в установленном порядке заказчиком и проектной организацией.

Использование механического соединения муфт с конической резьбой для соединения арматуры является реальным инструментом, при помощи которого заказчики и подрядные организации смогут начать процесс снижения на 5% сметной стоимости строительства объектов, согласно распоряжению главы правительства № 67 р от 12 марта 2013 года.

Геннадий СЛОБОДЯНИК, начальник отдела строительных конструкций,
Сергей КОВРЕЙ, главный специалист ПТО РУП «Белнипиэнергопром»