Обжимные и резьбовые муфты

Арматурные работы являются трудозатратным процессом, занимающим продолжительное время и составляющим значительную часть стоимости сооружения. Из-за все время растущих объемов применения монолитного железобетона в строительстве важным фактором при выборе технологии армирования является не только стоимость изготовления, но и безопасность на протяжении всего периода эксплуатации.

Грамотный выбор технологии армирования способен обеспечить необходимую безопасность и сократить время и стоимость монтажных работ. Способ в каждом конкретном случае подбирается индивидуально, в соответствии с технологическими требованиями, и зависит от многих факторов. Подробнее рассмотрим плюсы и минусы различных технологий монтажа, сроки и экономическую составляющую.

Существует 3 основных вида соединения:

• Внахлест без применения сварки (метод вязки арматуры).
• Соединение встык методом ванной сварки.
• Механические способы стыковки арматуры: резьбовые и обжимные муфты.

Каждый из этих способов делится на различные подвиды, имеет свои особенности и применяется в зависимости от ситуации. Например, соединение внахлест (для стержней арматуры ⌀<40 мм) не требует дополнительных приспособлений, что значительно удешевляет и упрощает процесс. В связи с этим широко применяется на практике. Однако при использовании метода соединения внахлест наблюдаются потери арматуры порядка 27%. Востребован также и монтаж сваркой для стыковки горизонтальных и вертикальных элементов конструкции, так как обеспечивает достаточно надежное соединение, но он занимает больше времени, чем другие методы и требует высокой квалификации монтажников.

Новейший мировой опыт армирования показывает высокую эффективность применения механического способа при возведении конструкций с повышенной несущей нагрузкой: многоэтажных домов, ГЭС и АЭС, стадионов, вокзалов, аэропортов, станций метро, мостов, эстакад. Чтобы подробнее изучить технологию использования муфтовых соединений арматуры, мы обратились к нашим партнерам – инжиниринговой компании «МосМуфта». Более шести лет они занимаются разработкой и производством высокопрочных изделий для стыковки арматуры на всех этапах монолитных работ. Совместно мы разработали альбом типовых технических решений на выполнение стыковых соединений арматурных стержней обжимными и резьбовыми муфтами. Далее в статье представлен краткий обзор технологии и экономические расчёты, подтверждающие эффективность метода.

Стыковка резьбовыми муфтами обеспечивает равнопрочный стык арматуры и ускоряет темпы возведения арматурного каркаса. Работы производятся непосредственно на стройплощадке, при этом подготовка стержней и выполнение стыка занимает не более 5 минут. Применение муфт не только сокращает время монтажа, но экономически целесообразнее в сравнении с ванно-шовной сваркой.

Сырье: Муфты изготавливаются из стали 40Х или Ст45.

Характеристики: Размер от D18 до D40. Для соединения разных диаметров предусматривается дополнительная линейка муфт с параллельной резьбой, пригодная для соединения арматуры классов А400 и А500.

Необходимое оборудование: Резьбонакатной станок (вес 440 кг, производительность до 200 стыков в смену на арматуре средних диаметров), расходные резцы и ролики, динамометрический ключ.

Технология: Резьбонакатной станок накатывает резьбу на концах стрежней арматуры. Стыковка выполняется при помощи накручивания и протяжки резьбовой муфты необходимого диаметра. Для выполнения надежного соединения необходим контроль усилия затяжки муфты, для чего применяется динамометрический ключ.

Применение по типу места в конструкции: Метод подходит для горизонтальных плоскостных решений, для горизонтальных балок/ригелей.

• Стандартное – предназначено для соединения стержней одного диаметра, когда хотя бы один из стыкуемых стержней может свободно вращаться. Применяется при сборке арматурных сеток и каркасов из отдельных стержней.
• Переходное – предназначено для соединения стержней разного диаметра в тех же условиях, что и стандартные.
• Позиционное – предназначены для соединения стержней арматуры, когда ни один из них не может вращаться.

• Обеспечивает равнопрочный стык арматуры.
• Ускоряет темпы возведения арматурного каркаса.
• Экономически целесообразнее в сравнении с ванно-шовной сваркой.
• Контроль качества соединения.

Работы по устройству стыков арматуры на обжимных муфтах производятся непосредственно на месте производства арматурных работ. Это позволяет избежать необходимости создания дополнительного пространства на строительной площадке для выполнения подготовительных работ (нарезке резьбы, размещения станка по нарезке резьбы и складирования арматурных заготовок), что в условиях современного строительства в плотной застройке может вызвать дополнительные трудности.

Сырье: муфты изготавливаются из бесшовных горяче и холоднокатанных труб из Ст20 или из других марок стали по требованию заказчика.

Характеристики: Размер арматуры от D10 до D40. Обжимные муфты в серийном исполнении пригодны для соединения А400, А500 и А600, но возможно изготовление муфт по спецзаказу и для арматуры вплоть до А800 и А1000.

Необходимое оборудование: комплект обжимного оборудования схожей производительности (маслостанция высокого давления 700 атм (вес 70-90 кг) и гидравлический пресс (вес с матрицами 50-60 кг)). Для соединений арматуры диаметром 10-32 мм предназначен пресс ПО-80М, а для 10-40 мм – пресс ПО-100М. Также для повышения производственных мощностей могут использоваться вспомогательные устройства, позволяющие оптимально использовать трудовые ресурсы при работе с тяжеловесным гидравлическим оборудованием.

Технология: Обжимную муфту устанавливают на торцы арматуры без специальной подготовки в проектном положении. Обжим (опрессовка) муфт производится за счет работы гидравлического пресса усилием от 60 до 100 тонн. Стандарты и техусловия прописаны в ГОСТ 34278-2017 «Соединения арматуры механические для железобетонных конструкций», а технология соединения описана в ТУ №4842-009-26455602-2017.

Типы соединений: Возможен стык любого класса арматуры разных диаметров, например: переходные муфты, соединяющие арматуру 40 мм и 22 мм.

Применение по типу места в конструкции: Метод идеален по всем технико-экономическим параметрам в вертикальных конструкциях, горизонтальных плоскостных решениях. Может использоваться для горизонтальных балок/ригелей, но цена существенно возрастет, так как в данной конструкции необходимо применять позиционные муфты с повышенной осевой компенсацией.

• Сокращает расход арматуры.
• Обеспечивает равнопрочный стык арматуры.
• Ускоряет темпы возведения арматурного каркаса: за счёт уменьшения длины муфты, без потери усилия разрыва – скорость обжима муфт сокращается от 30 секунд до 3-х минут. Что в условиях больших объёмов позволит выиграть от 3 до 9 месяцев.
• Выдерживает разрывное напряжение соединения более 600 МПа и циклическую нагрузке в 2 млн ед..
• Подходит для разных типов арматуры разного диаметра.
• Позволяет осуществить сложные переходы и нестандартные конструкторские решения.

Несмотря на различия в технологии монтажа муфты обоих видов демонстрируют экономическую оправданность. Ниже приведена таблица с расчетом стоимостных показателей в зависимости от применяемого метода стыковки.

Подводя итоги, можно говорить о следующих преимуществах механического метода:

• Экономия порядка 30% от стоимости армирования за счет уменьшения расхода арматуры.
• Обеспечение равнопрочного соединения арматуры.
• Повышение производительности в сравнении со сваркой.
• Минимизация воздействия человеческого фактора.
• Возможность производства в любых погодных условиях и в сейсмически опасных районах.

Однако есть и некоторые сложности, сопряженные с такими факторами:

• Тяжелое гидравлическое оборудование (пресс).
• Потребность во вспомогательном персонале или обучении.
• Контроль качества обжатия каждого стыка.
• Стоимость оборудования и расходных материалов.

При строительстве сложных инженерных сооружений с повышенной нагрузкой технология равнопрочного соединения позволяет уменьшит нагрузку на фундамент, обеспечив большие сроки эксплуатации объектов. Помимо этого, применение механического способа соединения арматуры может существенно снизить сроки возведения, а главное сократить расход арматуры. Экономические расчёты подтверждают преимущество механического способа над более распространёнными: сваркой и соединением внахлест. Как и любой метод, он не может подойти для абсолютно всех ситуаций: иногда использование традиционной сварки может полностью удовлетворить потребности на строительной площадке. В связи с дороговизной высокотехнологичного оборудования, отсутствием квалифицированного специалиста или технологической необходимости применение муфт может быть неоправданно. Поэтому понимание технологий и экономические расчёты помогут грамотно подобрать метод, подходящий для каждой конкретной задачи.