1. Область применения трубобетона

В первых сооружениях с использованием трубобето­на применялось многотрубное армирование, при кото­ром несущим элементом был пакет из трубобетонных стержней малого диаметра. Примером использования многотрубных пакетов является арочный мост пролетом 9 м в восточном предместье Парижа, построенный в 1931 г. (рис. 1). Две арки этого моста состоят каждая из шести труб диаметром 60X3,5 мм, заполненных бе­тоном [141].

В 1936 г. под руководством акад. Г. П. Передерия был сооружен мост пролетом 101 м, через р. Неву в Ле­нинграде (рис. 2) [63], в котором применена известная схема безраскосной фермы. Крупногабаритный пакет из 40 труб диаметром 140X5 мм использован в качестве верхнего параболического пояса пролетного строения. Трубы изготовлены из малоуглеродистой стали марки Ст5. На 1 м2 поперечного сечения арки приходится 104 ж пролета, что почти в 2 раза больше, чем у других по­добных мостов [63]. Впоследствии система пакетного трубобетона не применялась из-за сложности изготов­ления.

Началом широкого развития трубобетонных конст­рукций следует считать появление монотрубной системы. В 40-х годах проф. В. А. Росновский предложил исполь­зовать в качестве конструктивного элемента мостов одну тонкостенную стальную трубу, заполненную бетоном, и в ряде проектов [71] показал ее преимущества по срав­нению с обычными решениями. Им были предложены различные конструкции мостов с применением такого ре­шения, а впоследствии по одному из этих предложений был построен железнодорожный мост через р. Исеть вблизи г. Каменск-Уральского (рис.3).

Главный речной пролет моста перекрыт сквозной ар­кой пролетом 140 м и стрелой подъема 22 м. Высота арочных ферм на среднем участке — от ‘Д до 3Д проле­та— одинакова и равна 6 м. На концевых участках по­яса очерчены по двум параболам, сближающимся к опор­ным узлам. Расстояние между арочными фермами со­ставляет 7 м, т. е. у2о пролета. Длина панелей арки 6,083 м.

Пояса арок выполнены из труб диаметром 820Х Х13 мм, изготовленных из стали марки СтЗ, заполнен­ных бетоном марки 350. Трубы имеют в стыках фланце­вые соединения на болтах. Элементы решетки, т. е. рас­косы и стойки, металлические двутаврового сечения. Продольные горизонтальные связи расположены в плос­костях верхнего и нижнего поясов арки. Поперечные связи имеются лишь в пределах высоты ферм и располо­жены через панель в плоскостях надарочных стоек. Свя­зи представляют собой ромбическую систему с металли­ческими элементами крестового сечения. Все соединения металлических элементов пролетного строения электро­сварные. Надарочные стойки изготовлены из труб, за­полненных бетоном. Учитывая большую горизонтальную жесткость проезжей части, поперечные связи между стойками не поставлены.

Применение трубобетона в мосте на р. Исеть снизи­ло стоимость строительства на 20% и позволило сэко­номить 52% стали [71].

1-1

1ННГ

Рис. 1. Мост в предместье Парижа

Г-г

Монотрубобетонные арки успешно используются в ав­тодорожных мостах [35] в качестве поясов подпружных систем (рис.4,а, б). При ширине проезжей части моста 21 м затрачивается 195 кг стали на 1 м2 ее горизон­тальной проекции, т. е. почти столько же, сколько в са-

Рис. 2. Трубо — бетонный мост через р. Неву в Ленинграде Общий вид и по­перечное сечение арки

Мых современных железобетонных предварительно-нап­ряженных мостах, и в несколько раз меньше, чем в обыч­ных железобетонных мостах аналогичных размеров, масса стали в которых достигает 675 кг/м2.

В мостовых фермах [71] для сжатых поясов из сталь­ных труб, заполненных бетоном, нужно в 8 раз меньше стали, чем для обыкновенных стальных. Масса ферм при этом увеличивается лишь на 14%. Поскольку усилия в поясах от их веса составляют незначительную долю пол­ных расчетных усилий, увеличение последних вследствие замены части металла бетоном получается около 3% и им можно пренебречь. Конструкции сжатых поясов из труб, заполненных бетоном, в 5 раз дешевле по сравне­нию с чисто металлическими. В целом сметное удешевле­ние мостов с пролетным строением в виде свободно опи­рающихся ферм достигает 20—25%, а экономия ста­ли—40—60%.

Рациональной областью применения трубобетонных стержней являются конструкции опор линий электропе­редачи (рис.5). Значительное количество металла рас­ходуется здесь на пояса стволов и траверс, поэтому заме­на сжатых поясов »трубобетонными дает большой эко­номический эффект. Например, на сооружение 1 км ЛЭП напряжением 150 кв через горный перевал в Швей­царии израсходовано 7,5 т стали. При применении опор обычной конструкции потребовалось бы 21,5 т. Умень­шение стоимости трубобетонных опор по сравнению с обычными составляет 30—40% [157].

Благодаря повышенной изгибной жесткости сталь­ных труб, заполненных бетоном, опоры ЛЭП могут быть собраны из сравнительно небольшого числа элементов значительной длины. При этом упрощается схема распо­ложения стержней соединительной решетки и конструк­ция узловых сопряжений. Основные раскосы опоры мо­гут быть предварительно напряжены растяжением и выполнены из тросов. Трубы защищают от коррозии оцинкованием и окраской.

Из промышленных сооружений, возведенных с приме­нением монотрубобетона, следует отметить производст­венное здание на Семилукском заводе огнеупоров (рис.6), стойки рам которого выполнены из стальных труб диаметром 114X4 мм, заполненных бетоном марки 200. Масса каждой трубобетонной стойки около 2 т, тог­да как железобетонная стойка имела бы массу более

Рис. 5. Конструк­тивная схема ЛЭП с предварительным напряжением

Рис. 6. Схема кар­каса производст­венного здания на Семилукском заво­де огнеупоров

X

>

К

\

6,0

6,0

В, в

6.0

6,0

6.0

6,0

6.0

Ь»

АО

Эс

Рис. 7. Здание лаборатории научно-исследовательского института; стойки каркаса выполнены из трубобетона

13 т. Расход металла на все трубобетонные стойки со­ставил 27,3 т, на железобетонные понадобилась бы 41 т металла. Стоимость стоек снизилась с 10 900 до 3050 руб. [28].

В ряде зарубежных стран в строительстве применя­ются стальные трубы с бетонным заполнением. За по­следние годы интерес к ним возрос во Франции [150, 151], Канаде [126], Италии [121], Бельгии, США и дру­гих странах [124, 139, 149].

Во Франции трубобетон использован в качестве сто­ек каркасов многоэтажных жилых и общественных зда­ний, например в первом небоскребе в Париже — жилом доме на ул. Крулебарб [151], в административном зда­нии на ул. Жофре. В здании размером 24X24 м лабора­тории научно-исследовательского института в г. Ольное (рис.7) [148] колонны выполнены из труб цилиндри­ческой и призматической формы, заполненных бетоном: в центральной части здания колонны цилиндрические из труб диаметром 216 мм, по периметру здания колонны призматические квадратного сечения 100ХЮ0 мм. При­менение этой системы монотрубобетона снизило расход стали на стойки каркаса до 40%.

В Италии в Риме построена 8-этажная гостиница [121], стойки каркаса которой выполнены из трубобето-

Рис. 8. Несущий каркас гостиницы

На (рис.8). Стойки имеют переменное сечение, уменьша­ющееся кверху.

В Бельгии при строительстве дока были использова­ны фермы пролетом 13 м с параллельными поясами. Верх­ние пояса и стойки ферм выполнены из труб, заполнен­ных бетоном (рис.9), остальные элементы — из швелле­ров и уголков. Расход стали на сжатые элементы ферм снижен на 40% [139].

При изготовлении трубобетона используются круглые цилиндрические, а также призматические (квадратные

01,91

1083.

1983

1083

Ш

У

Ж,

<т*80*9-

Рис. 9. Ферма с трубобетонкым сжатым поясом, используемая в кон­струкции дока

Или прямоугольные) трубы. В некоторых случаях внут­ри бетонного ядра устанавливается арматура: гибкая — в виде стержней или жесткая — уголки, двутавры и др. (рис.10). В нашей стране такие конструкции использу-

Рис. 10. Дополнительное армирование бе­тонного ядра

А — гибкой арматурой; б — жесткой арматурой в виде трубы; в — то же, уголком; г — то же, дву­тавром

Ют для свай, представляющих собой металлические ци­линдрические оболочки диаметром 1600 мм с армиро­ванным бетонным ядром [32]. Армирование ядра позво­ляет уменьшить диаметр оболочки и, следовательно,

Поперечный габарит конструкции, что имеет большое значение [151].

Кроме строительства трубобетон применяют в маши­ностроении, где таким путем достигают экономии стали до 40% [54, 65].



.