vestnikcstroyВестник НИЦ «Строительство»Bulletin of Science and Research Center of Construction2224-94942782-3938АО «НИЦ «Строительство»10.37538/2224-9494-2022-1(32)-21-29vestnikcstroy-194Research ArticleНАУЧНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ СТРОИТЕЛЬНОЙ ОТРАСЛИSCIENTIFIC POTENTIAL OF THE CONSTRUCTION INDUSTRYИсследование прочности штифтового соединения Leimet ABB+ 350 для сборных железобетонных свайStrength study of the Leimet ABB+ 350 pile joint for precast reinforced concrete pilesБучкинА. В.BuchkinA. V.
Бучкин Андрей Викторович - кандидат технических наук, заместитель заведующего лабораторией коррозии и долговечности бетонных и ж/б конструкций.
2-я Институтская ул., д. 6, к. 5, Москва, 109428.
Andrey V. Buchkin - Cand. Sci. (Engineering), deputy head of the Laboratory of Corrosion and Durability of Concrete and Reinforced Concrete structures, NIIZHB named after A.A. Gvozdev, JSC Research Center of Construction.
Кудяков Константин Львович - кандидат технических наук, заведующий сектором лаборатории коррозии и долговечности бетонных и ж/б конструкций НИИЖБ им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство»; доцент кафедры железобетонных и каменных конструкций НИУ МГСУ.
2-я Институтская ул., д. 6, к. 5, Москва, 109428; Ярославское шоссе, д. 26, Москва, 129337.
Konstantin L. Kudyakov - Cand. Sci. (Engineering), head of the Sector of the Laboratory of Corrosion and Durability of Concrete and Reinforced Concrete structures, NIIZHB named after A.A. Gvozdev, JSC Research Center of Construction, associate professor of the Department of Reinforced Concrete and Stone Structures, National Research Moscow State University of Civil Engineering.
Епихин Сергей Дмитриевич - инженер лаборатории коррозии и долговечности бетонных и ж/б конструкций.
2-я Институтская ул., д. 6, к. 5, Москва, 109428.
Sergey D. Epihin - engineer at the Laboratory of Corrosion and Durability of Concrete and Reinforced Concrete Structures, NIIZHB named after A.A. Gvozdev, JSC Research Center of Construction.
Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона (НИИЖБ) им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство»РоссияResearch Institute of Concrete and Reinforced Concrete (NIIZHB) named after A.A. Gvozdev, JSC Research Center of ConstructionRussian FederationНаучно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона (НИИЖБ) им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство»; Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет Минобрнауки России (НИУ МГСУ)РоссияResearch Institute of Concrete and Reinforced Concrete (NIIZHB) named after A.A. Gvozdev, JSC Research Center of Construction; National Research Moscow State University of Civil EngineeringRussian Federation2022060420223212129Copyright © Бучкин А.В., Кудяков К.Л., Епихин С.Д., 20222022Бучкин А.В., Кудяков К.Л., Епихин С.Д.Buchkin A.V., Kudyakov K.L., Epihin S.D.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.cstroy.ru/jour/article/view/194Введение
Введение. Использование технологии стыкования секций сборных железобетонных свай с применением штифтовых соединений Leimet ABB+ 350 набирает популярность. 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. Широкое применение данного соединения в настоящее время ограничено недостаточной изученностью его параметров и, в частности, прочностных характеристик.
Целью исследования являлась экспериментальная проверка показателей прочности штифтового соединения Leimet ABB+ 350 при сжатии, растяжении, поперечном сдвиге и изгибе.
Материалы и методы
Материалы и методы. Исследования выполнены на сериях образцов, представляющих собой два фрагмента секций составных железобетонных свай по типовой серии 1.011.1-10, соединенных при помощи четырехзамкового штифтового соединения Leimet ABB+ 350. Испытания нагружением образцов выполнены по ГОСТ 8829-2018.
Результаты
Результаты. Получены количественные и качественные параметры разрушения опытных образцов. Выводы. Сделан вывод о равнопрочности штифтового соединения Leimet ABB+ 350 бетонному телу свай при рассматриваемых воздействиях. Полученные результаты, характеризующие прочность штифтового соединения свай, могут быть использованы при разработке проектных решений и решении практических инженерных задач.
Introduction
Introduction. At present, the connection of precast concrete pile sections using Leimet ABB+ 350 pile joints becomes very popular. The main advantages of this joint include low labor intensity (relative to the widely used welded joints) for connecting pile elements, high installation speed, as well as the absence of welding works, concreting, etc. The wide application of this joint is currently limited by the insufficient study of its parameters and, in particular, strength characteristics.
Aim
Aim. Experimental testing of the strength indices of the Leimet ABB+ 350 pile joint under the compression, tension, transverse shear, and bending.
Methods and materials
Methods and materials. The studies were performed on the series of samples represented by two fragments of the 1.011.1-10 standard precast reinforced pile sections connected by the Leimet ABB+ 350 four-lock pin joint. Loading tests of the samples were carried out in accordance with the GOST 8829-2018.
Results
Results. The quantitative and qualitative destruction parameters of the samples are obtained.
Conclusions
Conclusions. The Leimet ABB+ 350 pile joint was concluded to be of the uniform strength to the pile concrete bodies under considered impacts. The obtained results on the strength of the pile pin joint can be used in the design development and the solution of practical engineering problems.
штифтовое соединение Leimet ABB+стыки сборных железобетонных свайиспытания прочности конструкцийLeimet ABB+ pin connectionprecast reinforced concrete pile jointsstructural strength testsИсследование выполнено в рамках договорных работ АО «НИЦ «Строительство». Авторы выражают благодарность АО «НИЦ «Строительство» и ООО «Коперник» за предоставленные материалы.The study was carried out within the framework of contractual works of JSC Research Center of Construction.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].
Рис. 1. Принципиальная конструкция штифтового соединения Leimet ABB+ [4]:1 – металлический оголовник, представляющий собой торцевую пластинуи обечайку по ее контуру; 2 – анкерные выпуски;3 и 4 – элементы замка: фиксирующий штырь и гнездо соответственно;5 – забивной штифт; 6 – секции сборных железобетонных свай
Fig. 1. Conceptual design of the Leimet ABB+ pile joint [4]:1 – metallic cap consisting of end frame and the shell along its contour; 2 – anchor bars;3, 4 – locking elements: locking dowel and locking block, respectively; 5 – locking pin; 6 – reinforced concrete pile sections
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):
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.
а
б
*размеры указаны в мм
Рис. 2. Принципиальная конструкция опытных образцов:а – схема армирования;б – схема установки штифтового соединения Leimet ABB+ 350
Fig. 2. Conceptual design of tested samples:a – reinforcement scheme; б – Leimet ABB+ 350 pile joint installation scheme
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.
а
б
в
г
*размеры указаны в мм
Рис. 3. Принципиальные схемы испытаний образцов свайсо штифтовым соединением Leimet ABB+ 350 при определении прочности:а – на сжатие; б – на растяжение; в – на поперечный сдвиг; г – на изгиб
Fig. 3. Conceptual schemes for strength testing of pile sampleswith Leimet ABB+ 350 pile joints:a – compression; б – tension; в – transverse shear; г – bending
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.
Рис. 4. Характерная схема разрушения опытных образцов серии СШС-1 при сжатии
Fig. 4. Characteristic destruction scheme of series 1 samples under compression
Рис. 5. Общие виды испытаний образцов серии СШС-2 при растяжении (разрушение образцов не достигнуто – отказ происходил по потере несущей способности специальных торцевых закладных деталей для фиксации в захватах испытательной машины)
Fig. 5. General views of the series 2 sample tensile testing (no destruction of samples was achieved – the failure occurred due to the loss of the bearing capacity of the special embedments for the fixation in the grips of the testing machine)
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.
ReferencesСерия 1.011.1-10. Сваи забивные железобетонные. Выпуск 8. Сваи составные сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой. Рабочие чертежи. - Москва: ЦИТП Госстроя СССР, 1989. - 108 с.Series 1.011.1-10. The piles are driven reinforced concrete. Issue 8. Moscow: TSITP Gosstroy of the USSR; 1989 (in Russian).Гайдо А.Н. Исследование конструктивно-технологических решений стыков заводских свай. [Электронный ресурс] // А.Н. Гайдо. - URL: http://trest28.ru/f/statya_gaydo_a.n._styki_svay.pdf (дата обращения 10.08.2021 г.).Gaido A.N. Research of structural and technological solutions of joints of factory piles [Internet]. Available at: http://trest28.ru/f/statya_gaydo_a.n._styki_svay.pdf (accessed 10 August 2021) (in Russian).Степанова М.А. Опытное обоснование применения штифтового стыка свай / М.А. Степанова, А.Н. Гайдо // Технология и организация строительства. Материалы I Всероссийской межвузовской научно-практической конференции молодых ученых, посвященной 80-летию основания кафедры «Строительное производство». Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. - Санкт-Петербург, 2020. - С. 379-388.Stepanova M.A., Gaido A.N. Experimental substantiation of the use of a pin joint of piles. In: Technology and organization of construction. Materials of the I All-Russian interuniversity scientific and practical conference of young scientists dedicated to the 80th anniversary of the founding of the Department of “Construction Production”. St. Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering. St. Petersburg; 2020, p. 379-388 (in Russian).Leimet Piling Quality [Электронный ресурс]. - Екатеринбург, 2019. - URL: https://leimet.ru/ (дата обращения 20.11.2021).Leimet Piling Quality [Internet]. Yekaterinburg, 2019. Available at: https://leimet.ru / (accessed 20 November 2021) (in Russian).ТУ 25.11.23-001-92894761-2018 «Соединение штифтовое для свай. Технические условия». - Екатеринбург: ООО «ГК «Коперник», 2018. - 27 с.TU 25.11.23-001-92894761-2018. Pin connection for piles. Technical conditions. Yekaterinburg: LLC “GC “Copernicus”; 2018 (in Russian).ГОСТ 8829-2018. Изделия строительные железобетонные и бетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Москва: Стандартинформ, 2019. - 20 с.State Standard 8829-2018. Reinforced concrete and factory-made concrete construction products. Methods of loading tests. Moscow: Standartinform Publ.; 2019 (in Russian).
The authors declare that there are no conflicts of interest present.