Исследование прочности штифтового соединения Leimet ABB+ 350 для сборных железобетонных свай

Введение

На сегодняшний день в строительной индустрии нашли свое применение различные технологии соединений секций сборных железобетонных свай, к которым можно отнести следующие [1–3]: сварной стык, стык стаканного типа, болтовой стык, замковое соединение, цанговое соединение, клеевой стык, штифтовое соединение и пр.

В настоящее время набирает популярность использование технологии штифтовых соединений секций сборных железобетонных свай [1–4]. Основными преимуществами данного стыка являются: низкая трудоемкость (относительно широко применяемых сварных соединений) при соединении элементов сваи между собой, высокая скорость монтажа, отсутствие необходимости в сварочных работах, бетонирования и пр. Штифтовые соединения свай использованы на строительных объектах в ряде европейских стран, например в Германии, Норвегии, Швеции, Дании. В России данная технология нашла свое применение на таких строительных объектах, как Музейный комплекс в г. Калининграде и комплекс «Лазурный» в г. Воронеже.

Штифтовое соединение Leimet ABB+ представляет собой металлический оголовник со встроенными анкерными выпусками и замковыми элементами (фиксирующими штырями и гнездами) для заведения заклинивающих забивных штифтов, которое осуществляется непосредственно при стыковании двух секций сборных железобетонных свай на строительной площадке. Принципиальная конструкция штифтового соединения Leimet ABB+ приведена на рис. 1 [4].

Широкое применение данного соединения в настоящее время ограничено недостаточной изученностью его параметров и, в частности, прочностных характеристик.

Цель

В испытательном центре АО «НИЦ «Строительство» выполнены исследования, целью которых являлась экспериментальная оценка несущей способности штифтовых соединений типа Leimet ABB+ 350. Исследования проводились в соответствии с разработанной программой испытаний, в рамках которой рассмотрены следующие виды нагружений (по 3 образца на каждый вид нагрузки):

• сжатие (серия СШС-1: образцы СШС-1.1, СШС-1.2, СШС-1.3);
• растяжение (серия СШС-2: образцы СШС-2.1, СШС-2.2, СШС-2.3);
• поперечный сдвиг (серия СШС-3: образцы СШС-3.1, СШС-3.2, СШС-3.3);
• изгиб (серия СШС-4: образцы СШС-4.1, СШС-4.2, СШС-4.3).

Материалы и методы

Каждый опытный образец стыка свай представляет собой два фрагмента секций составных железобетонных свай, соединенных при помощи четырехзамкового штифтового соединения Leimet ABB+ по ТУ 25.11.23-001-92894761-2018 «Соединение штифтовое для свай. Технические условия» [5]. Для одной серии образцов верхние и нижние фрагменты секций свай имели идентичные параметры. Образцы выполнены по типовой серии 1.011.1-10 (выпуск 8) [1]: из бетона класса В25 по прочности насжатие; с продольной арматурой класса А500С диаметром 20 мм; поперечной арматуры в виде хомутов из проволоки класса В500 диаметром 5 мм с шагом 100 мм; защитный слой продольной арматуры 35 мм. Все образцы выполнены с поперечным сечением 350 × 350 мм (рис. 2). Опытные образцы серии СШС-1, СШС-2, СШС-3 имели длину (в собранном виде) 1600 мм, а в серии СШС-4 – 4000 мм. Для передачи растягивающей нагрузки на торцах образцов серии СШС-2 устроены специальные закладные детали, представляющие собой приваренные к продольной арматуре образцов металлические пластины с выпуском для фиксации в зажимах испытательной машины.

Испытания проводились по ГОСТ 8829-2018 [6] с применением специализированного оборудования. При испытаниях оценивались нагрузка, при которой происходило разрушение опытных образцов, и характер их разрушения. Принципиальные схемы испытаний серий образцов представлены на рис. 3.

Результаты

В результате испытаний все образцы серий 1, 3 и 4 доведены до разрушения, при этом оно происходило по бетонному телу сваи. В образцах серии 2 непосредственное разрушение опытных образцов не было достигнуто – отказ происходил в результате недостаточной несущей способности специальных торцевых закладных деталей, устроенных для передачи растягивающей нагрузки. При этом для образцов СШС-2.2 и СШС-2.3 выполнено усиление данных закладных деталей при помощи устройства косынок.

Для всех образцов визуальных признаков повреждения металлических элементов штифтового соединения Leimet ABB+ 350 не установлено. Характерные схемы разрушения серий образцов приведены на рис. 4–7. Основные результаты испытаний приведены в табл. 1.

Выводы

При испытаниях на сжатие, поперечный сдвиг и изгиб установлено, что разрушение опытных образцов происходило по бетонному телу сваи, без признаков разрушения металлического штифтового соединения, без образования выколов бетона в районе штифтового соединения Leimet ABB+ 350 на четырех замках, что свидетельствует о его равнопрочности телу фрагмента секции железобетонной составной сваи при указанных воздействиях. При этом при величине растягивающей нагрузки 475,8–503,3 кН также не выявлено признаков повреждения штифтового соединения (испытания остановлены до разрушения образцов).

Благодарности

Авторы выражают благодарность АО «НИЦ «Строительство» и ООО «Коперник» за предоставленные материалы.