Каталог: Строительство / Проект организации строительства / Повышение надежности и несущей способности анкерных систем при креплении навесных конструкций на пористые основания Назад в оглавление

Опубликованные научно-технические статьи ООО "ЦЭиПСК"

Общее количество статей: 121

Повышение надежности и несущей способности анкерных систем при креплении навесных конструкций на пористые основания

Уникальный номер статьи: 37; дата публикации: 9 июня 2016 г. 22:06

УДК 624.078.74

© Е. С. Федулов, аспирант

(Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет)

E-mail: fesworkscience@gmail.ru

© E. Fedulov, post-graduate student

(Saint-Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering)

E-mail: fesworkscience@gmail.ru

Повышение надежности и несущей способности анкерных систем при креплении навесных конструкций на пористые основания

The increase of reliability and load capacity of the anchors systems mounted to basic porous materials

В работе приведена актуальность монтажа анкерных систем в базовые пористые основания, которые при использовании в качестве ограждающих и несущих конструкций обеспечивают повышение энергоэффективности зданий. Проанализированы существующие направления развития анкерных систем. Существующий перечень дополнен новым направлением – улучшение базового пористого основания инъецированием связующего вещества в процессе монтажа анкерной системы. Одной из задач, решаемых новым способом, является повышение деформативных свойств пористого основания при длительной статической и динамической нагрузках в зоне контакта с анкером. Приведена принципиальная схема испытательного стенда для определения рациональных параметров монтажа анкерного крепления.

Ключевые слова: повышение несущей способности, технология монтажа, инъецирование, связующее вещество, анкерная система, испытательный стенд, пористые основания, газобетон

This paper observes the trends of anchor systems development. The topic of mounting anchor systems to basic porous material justified as a relevant due to a wide usage thermal efficient building material – aerated lightweight concrete. New trend of the anchor systems development is suggested in this paper. There is proposed to increase the load capacity of the anchor system by the injection of special binder into the basic porous material during mounting of the anchor system. The new method implements to increase the long term static and dynamic load capacity of the basic porous material at all round area adjacent to the dowel. The principal scheme of the test bench is shown.

Key words: load bearing capacity, mounting technology, injection, binder, anchor system, test bench, lightweight concrete.

Широкое использование базовых пористых материалов в строительном производстве, выполняющих теплоизоляционные и конструктивные функции, обусловлено необходимостью повышения энергоэффективности зданий. Базовые пористые материалы представлены в большинстве своём неармированными пено- и газобетонными изделиями в виде блоков и армированными в виде плит перекрытий и покрытий, панелей наружных стен вертикальной и горизонтальной разрезки, брусковых, арочных перемычек  [1]. На современном этапе развития техники, возможно строительство энергоэффективных зданий в основном с использованием газобетонных изделий  [2]. Стоит отметить, что в целях понижения теплопотерь зданий активно используются и внедряются навесные вентилируемые фасады, также позволяющие предохранить ограждающие конструкции от атмосферных воздействий и разнообразить архитектурный облик зданий.

Крепление несущих конструкций вентилируемых фасадов к основанию осуществляется следующими способами: крепление к ограждающим конструкциям (межэтажному заполнению); крепление в несущие конструкции межэтажных перекрытий; крепление в специально предусмотренные металлические или железобетонные поясам. Классификация первичных средств крепления к различным основаниям приведена в работе Е.С. Федулова  [3].

Необходимо отметить, что п. 6.2. Технических рекомендаций [4] накладывает ограничение на применяемый пористый материал в случае применения его в качестве базового в части минимальной плотности в 900 кг/м3 в случае крепления к нему несущих ограждающих конструкций. Однако, по многочисленным исследованиям, проведенным под руководством Г.И. Гринфельда  [5], резкого, скачкообразного снижения несущей способности анкера при устройстве в газобетонные блоки автоклавного твердения не выявлено. Про результатам вышеуказанных исследований определена возможность прогнозирования несущей способности анкера в газобетоне пониженной плотности (до 300 кг/м3). Также Г.И. Гринфельд  [6] исследовал вопрос статической работы и несущей способности полимерного анкера, установленного в пористое основание – газобетон. Выявленные математические закономерности имеют высокую сходимость с экспериментальными данными.

Однако зарубежными авторами отмечается, что по истечению 10 000 часов после установки распорного анкера трения в пористое основание имеет место значительное снижение несущей способности первичного средства крепления ввиду обмятия пористого материала, вызванного внутренними напряжениями в последнем при установке анкера. В дополнение к вышеизложенному, стоит отметить, что исследование вопроса о работе анкера, установленного в пористое основание, под действием динамических нагрузок освещено недостаточно.

Вопрос обмятия газобетона в локальной зоне под действием длительных статических нагрузок непосредственно связан с деформативным характеристиками материла. Повышение теплотехнических свойств материала связано с изменением микроструктуры газобетона в части утоньшения межпоровых перегородок, и, как следствие, со снижение деформативных характеристик самого материала. Учитывая современный тренд развития, представляется возможным дополнить перечень перспектив развития первичных средств крепления, освещенный в работе В.В. Верстова и А.Ф. Питулько  [7], новым направлением – улучшением свойств базового пористого основания в процессе монтажа дюбеля или анкера.

Улучшение свойств основания предлагается осуществлять инъецированием связующего раствора в заранее устроенное отверстие, при затвердевании которого повышается прочность базового пористого материала в приопорной зоне анкера. Пропитка основания предусматривается подачей связующего раствора из капсулы со связующим под действием избыточного давления, создаваемого, например, пневматической установкой (см. рис. 1).

D:\Google Drive\01. СПбГАСУ\АСПИРАНТ\03. Статьи\03. Верстов, Федулов. Новое направление повышения надежности\Чертеж1-Model.png.jpg

Рис. 1 Технологическая схема по устройству первичного средства крепления нагнетанием связующего раствора

1 – пневматическое нагнетательное устройство; 2 – манометр; 3 – клапан, регулирующий давление; 4 – емкость для связующего раствора; 5 – гибкая подводка для передачи давления воздуха; 6 – устанавливаемое первичное средство крепления; 7 – гибкая подводка для транспортирования связующего вещества под давлением; 8 – герметичное соединение устанавливаемого ПСК и гибкой подводки 7; 9 – базовый материал

На основании данных стандарта [8] в рамках подготовки программы и методики исследования планируется осветить следующие разделы:

1. Объект испытания. Устроенный в заранее подготовленном отверстии в базовом пористом материале дюбель с установленным в него саморезом или шпилькой.

2. Цель испытания. Определение несущей способности первичного средства крепления. Определение рациональных технологических параметров монтажа.

3. Средства и порядок проведения испытания. В процессе проведения испытаний предполагается использовать следующий перечень средств и консрукций: пневматическую компрессионную установку ручного или электрического действия с манометром, полые гибкие патрубки, капсулу со связующим раствором, дюбель специальной конструкции, обеспечивающий проникновение связующего раствора в основание, базовый пористый материал.

В качестве компрессионной установки может быть использован ручной инъекционный насос HP-30D (см. рис. 2) или двухкомпонентный инъекционный насос KSG-2K (см. рис. 3). Оба приведенных насоса предназначены для нагнетания эпоксидных смол при рабочем давлении 15 и 40 атм. соответственно.

D:\Google Drive\01. СПбГАСУ\АСПИРАНТ\03. Статьи\03. Верстов, Федулов. Новое направление повышения надежности\На отправку\Верстов, Федулов. Повышение надежности, рис. 2.tif

Рис. 2. Ручной инъекционный насос HP-30D

D:\Google Drive\01. СПбГАСУ\АСПИРАНТ\03. Статьи\03. Верстов, Федулов. Новое направление повышения надежности\На отправку\Верстов, Федулов. Повышение надежности, рис. 3.tif

Рис. 3. Двухкомпонентных инъекционный насос KSG-2K

Можно предположить, что для промышленного внедрения целесообразно использовать двухкомпонентные насосы ввиду необходимости приготовления многокомпонентного связующего раствора на выходе из сопла.

Обоснование типа связующего вещества и его компонентов будет достигнуто изучением микроструктуры базового пористого материала, а физические характеристики, такие как плотность, вязкость, поверхностное натяжение, краевой угол смачивания связующего вещества будут рассчитаны по аналогии с формулами метода ртутной порометрии, основной формулой которого является формула Лапласа:

где  – капиллярное давление;  – радиус поры имеющей форму капилляра; θ – краевой угол смачивания жидкости; σ – поверхностное натяжение на границе жидкость-воздух.

В случае применения эпоксидных клеев предполагается запроектировать состав клея требуемой технологичности по параметрам вязкости и времени до момента затвердевания.

Конструкция дюбеля, обеспечивающая проникновение связующего материала в поры основания и разрабатываемая в рамках патентных изысканий, должна обеспечить герметичное примыкание полого патрубка к голове дюбеля.

В целях измерения несущей способности смонтированного анкерного крепления планируется использовать прибор типа Hydrajaws 2000 Pull-Out Tester (см. рис. 4).

C:\Users\802951\AppData\Local\Microsoft\Windows\INetCache\Content.Word\Верстов, Федулов. Повышение надежности, рис. 4-Model.jpg

Рис. 4. Конструктивная схема прибора Hydrajaws 2000 Pull-Out Tester

1 – испытываемая анкерная система; 2 – базовый пористый материал; 3 – каркас с возможностью регулирования высоты; 4 – индикатор перемещений; 5 – манометр; 6 – ручка калибровки установки прибора; 7 – опора прибора

Вновь предложенный способ монтажа анкерного крепления разрабатывается в целях повышения надежности и несущей способности анкерного крепления в базовых пористых материала, для которого в нормативно-технической практике с учетом запаса прочности применяют высокие значения коэффициента надежности по нагрузке (γf = 5-7).

Результаты исследования свойств микроструктуры газобетона и технологических свойств связующих веществ, а также анализ экспериментальных данных по определению несущей способности анкерного крепления будут представлены в дальнейших статьях.

Библиографический список

1.        Беланович С.Б., Сажнев Н.П., Шелега Н.К., Галкин С.Л. Применение армированных автоклавных ячеисто-бетонных изделий // Жилищное строительство, № 4, 2013. С. 27-32.

2.        Кацынель Р.Б. Ячеистый бетон и энергоэффективное строительство // Жилищное строительство, № 4, 2013. С. 24-26.

3.        Федулов Е.С. Классификация первичных средств крепления навесных строительных конструкций по критериям несущей способности и удобству монтажа // Актуальные проблемы современного строительства: 64 III Международный конгресс студентов и молодых ученых (аспирантов, докторантов), СПбГАСУ, 2014.

4.        ТР 161-05 Технические рекомендации по проектированию, монтажу и эксплуатации навесных фасадных систем. Москва: ГУП Центр «Энлаком», 2005.

5.        Гринфельд Г.И., Сытова Е.Н., Лисунов П.С., Хведченя О.В. Сравнительные испытания анкерных креплений в автоклавном газобетоне в зависимотси от формы дюбеля и плотности, прочности и влажности основания // НПК «Современный автоклавный газобетон», май 2013. С. 68-73.

6.        Гринфельд Г.И. Крепление навесных консрукций к газобетонным стенам // Журнал строительных материалов и технологий, № 74, 2014. С. 37-40.

7.        Верстов В.В., Питулько А.Ф. Состояние и перспективы развития первичных средств крепления в строительстве // Вестник гражданских инженеров, №. 2, 2007. С. 68-73.

8.        ГОСТ 19.301-79* Программа и методика испытаний. Требования к содержанию и оформлению.

Консультации технического отдела
+7-903-095-09-10 (Евгений)
Звоните в технический отдел в удобное для Вас время
gip@gip.su