И предпосылки к их применению

Трубобетонный стержень является комплексной кон­струкцией, состоящей из стальной трубы и бетонного яд­ра, работающих совместно. Такая конструкция обладает многими положительными качествами. Прочность бетон­ного ядра, стесненного стальной оболочкой как обоймой, повышается примерно в 2 раза по сравнению с первона­чальной. Исследованиями [30, 77, 95] установлено, что вместо ожидаемой усадки происходит набухание бетона в трубе и его расширение, сохраняющееся на протяже­нии многих лет, что создает благоприятные условия для его работы. Разбухание характерно для бетона, не толь­ко заключенного в стальную трубу, но и изолированного любым другим способом от окружающей среды, что подтверждается известными опытами О. Я — Берга с изо­лированными бетонными образцами [9]. Причиной раз­бухания является отсутствие влагообмена между бето­ном и внешней средой. В упомянутых опытах через 135 дней на одном из образцов была снята изоляция, что вызвало быстрое развитие деформаций усадки, ко­торые стали почти такими же, как и у аналогичных не­изолированных образцов. Величины усадочных продоль­ных деформаций изолированного образца весьма незна­чительны и составляют ег=(2-=-3)10~5. Это является одним из преимуществ трубобетона в сравнении с желе­зобетоном.

Изоляция бетона от окружающей среды создает луч — чие условия для работы бетона под нагрузкой. Экспери­менты [9] показывают, что в неизолированном бетоне нагрузка вызывает более значительную деструкцию во времени, чем в изолированном. В неизолированном бето­не развитие микротрещин все время прогрессирует, у изолированного бетона при том же напряжении оно полностью прекращается в первые 2—3 дня. В неизоли­рованных образцах нелинейность деформаций ползучес-

; Г а б л и ц а 1

СРАВНЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ, ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ И ТРУБОБЕТОННЫХ КОЛОНН

V

А

X

V

И

1 п * —

С; л

5 ьг ®

О О.

С к

А до низа нльной 1 в м

*

А н

3

Д о

4 о

Вид конструкции

Масса колонны

Расход металла на 1 колонну

Стоимость кон­струкции (фран­ко-приобъект­ный склад)

Приведенные затраты

>>

А о о

И

° л ?•§

У

Л Н щ « о-&

Ч о о. С

И га

3

В г

Разница

В %

В т

Разница

В %

В руб.

Разница в %

В руб.

Разница

В %

50

18

18

6

| Металлич. 1 Трубобет.

5Г6 5,93

—5,9

.5,6 3,43

+38,7

1140 775

+31,9

417 288

+31

Си

5 §

Ее с Я

К Н

100

18

30

12

| Металлич. \ Трубобет.

6,5 6,47

+0,5

6,5 4,49

+31

1415 961

+32,1

505 363

+28,1

И О

5 §

250

40

36

24

| Металлич. \ Трубобет.

34,5 31,8

+7,8

34,5 15,3

+55,6

7300 3839

+47,4

2660 1420

+46,6

3 О

Г => 8 ®

300

31

36

36

| Металлич. 1 Трубобет.

40,2 41,8

—4

40,2 18,2

+54,7

8140 4200

+49

3020 1620

+46,5

А «

>а о

1§ га *

К "

О к а к

10

12

18

6

Г Ж/б — \ Трубобет.

5,7 1,39

+75,5

0,45 0,483

—7,3

286 93

+67,5

91,5 45

+51

30

16

18

6

1

\ Трубобет.

14,7 1,83

+87,5

1,041 0,921

+11,6

600 155

+74

180 77

+57,2

75

16

12

12

{

1 Трубобет.

24,2 3,78

+84,5

1,8 1,565

+13

1165 279

+74

367 139

+62,1

Же, раз-

ЧЬНОГО

Гипа

15

14,5

24

6

| Металлич. 1 Трубобет.

1,62 1,96

—21

1,62 0,93

+42

340

243

+28,6

125 98

+21,6

80

24

36

12

| Металлич. \ Трубобет.

3,9 5,83

—34,6

3,9 2,01

+48,5

940 583

+38

324 223

+31,2

10

12

32

18

( Металлич. ( Трубобет.

2,9 3,41

—17,5

2,9 2,54

+ 12,4

574 534

+7

216 195

+9,7

20

16

18

18

| Металлич. \ Трубобет.

5,5 5,58

—1,5

5,5 3,98

+27,7

1115 839

+24,7

404 301

+25,5

§

Га н

30

16

18

18

/ Металлич. \ Трубобет.

8

7,47

+6,7

8

5,87

+27

1850 1358]

+26,6

642 462

+28

О

СП

Л

75

26

36

12

1 Металлич. ( Трубобет.

12

13,68

—14

12 8,81

+26,4

2740 2089

+23,8

978 722

+26,2

И о в

СО о.

10

9

18

12

{ Ж/б \ Трубобет.

8,5 1,44

+83

0,599 0,597

+0,5

380 106

+72

123 54,1

+56

?ай

30

10,6

24

12

1 Ж/б \ Трубобет.

10,1 1,77

+82,5

0,944 0,89

+5,7

538 148

+72,2

175,5 78

+55,6

50

14

30

12

| Ж/б \ Трубобет.

20 3,51

+82,3

1,656 1,571

+9

968 271

+72

318 141

+55,7

Примечания: 1. Таблица построена по результатам исследований, проведенных на кафедре экономики ЛИСИ аспирантом А. И. Мищенко и канд. техн. наук Р. С. Санжаровским.

2. Показатели для металлических и железобетонных колонн взяты из проектов построенных сооружений. Трубобетонные колон­ны рассчитывались по нагрузкам, действующим на аналогичные стальные и железобетонные колонии.

3. В стоимость франко-приобъектный склад входят отпускная стоимость конструкции и транспортные расходы. Для металличес­ких и железобетонных колонн эти данные взяты из ценников Ленинградской области, для трубобетонных колонн составлена кальку­ляция отпускной стоимости колонн.

„ В приведенных затратах учтены монтаж, окраска, капитальные вложения в смежные отрасли производства, капитальные вложе — сл ння в основные фонды, а также эксплуатационные затраты.

Ти наблюдается в течение 20—30 суток, а в изолирован­ных нелинейность исчезает при аналогичных напряжени­ях в первые 2—7 суток.

Заполнение стальной трубы бетоном повышает ее про­тивокоррозионную стойкость, защищая от коррозии ее внутреннюю поверхность, уменьшает гибкость элементов, увеличивает местную устойчивость стенок трубы, повы­шает сопротивление оболочки вмятию в узлах сопряже­ний и при ударных воздействиях во время транспортиро­вания и монтажа.

Наружная поверхность трубобетонных конструкций примерно в 2 раза меньше, чем конструкций из профиль­ного проката, вследствие этого у них меньше расходы по окраске и эксплуатации. На цилиндрических поверхнос­тях задерживается меньше пыли и грязи, являющихся активизаторами процессов атмосферной коррозии, поэто­му трубобетонные конструкции имеют повышенную кор­розионную стойкость.

Использование цилиндрических стержней в сооруже­ниях, подверженных ветровым нагрузкам, позволяет сни­зить эти нагрузки за счет улучшения аэродинамических свойств. Стержень круглого сечения является равноус — тойчивым при одинаковых расчетных длинах. Жесткость на кручение такого стержня значительно выше, чем у стержней открытого профиля. При применении трубобе­тонных конструкций не требуется окраски, металлиза­ции или герметизации внутренних поверхностей труб, что необходимо для трубчатых конструкций, не заполненных бетоном.

Трубобетонные конструкции имеют преимущества по сравнению с железобетонными. Известно, что примене­ние железобетонных конструкций позволяет экономить сталь на фермы до 40%, на балки до 20%, на колонны 50—70%. Однако при этом стоимость возведения желе­зобетонных конструкций выше, чем стальных: ферм до 40%, подкрановых балок до 55%, колонн до 35% [61]. Следовательно, замена стальных конструкций железобе­тонными, давая экономию стали, ведет в ряде случаев к удорожанию сооружений. Как видно из табл. 1 и приме­ров сооружений, приведенных в п. 1, замена стальных конструкций трубобетонными к такому результату не приводит.

Применяя стальные конструкции вместо железобетон­ных, необходимо учитывать условия, в которых они бу-

Дут находиться при эксплуатации. Обследованиями установлено, что при повышенных температурах конст­рукции из железобетона с бетонами обычных марок разрушаются через 5—10 лет вследствие пересушивания бетона и дегидратации цементного камня. В агрессивных средах агломерационных фабрик в условиях воздействия мышьяковистого ангидрита были случаи разрушения конструкций за 4 года. Значительна коррозия железобе­тона в цехах цветной металлургии [94]. В этих и других подобных неблагоприятных условиях с успехом можно применять трубобетон, в котором бетон защищен от аг­рессивных воздействий стальной оболочкой.

Полная стоимость сооружений из трубобетона значи­тельно ниже стоимости аналогичных железобетонных и стальных (табл. 1). Меньшая масса трубобетонных эле­ментов в сравнении с железобетонными облегчает их транспортирование и монтаж. Трубобетон экономичнее железобетона из-за отсутствия опалубки, кружал, хому­тов, отгибов, петель, закладных деталей; он более вы­нослив, менее подвержен механическим повреждениям. Отсутствие распределительной и рабочей арматуры позволяет получить более высококачественную укладку жестких бетонных смесей [100].

Широкое внедрение трубчатых конструкций в строи­тельство требует снижения стоимости самих труб, что ^ может быть достигнуто при производстве труб из листо — ^ вого проката электросварным способом. Себестоимость

Р электросварных труб оказывается выше себестоимости сортового проката всего на 2—6% [5]. Электросварные {/} трубы отличаются повышенной точностью толщины стен­ки, диаметра, овальности и, следовательно, удовлетворя — •у) ют условиям применения в строительстве. Наиболее экономичны спиральные сварные стальные трубы, метод изготовления которых заключается в изгибании узких стальных полос в спираль и сваривании трубы вдоль соединения спирали. По данным [128], стоимость спи­ральной сварной трубы составляет 40—50% стоимости такой же бесшовной трубы.

Трубобетон и бетон в спиральной обойме дополняют друг друга; каждый из этих конструктивных элементов имеет свою рациональную область применения. Однако необходимо иметь в виду следующие недостатки бетона в спиральной обойме [22]: сложность изготовления стер­жней со спиральной обмоткой, требующего специального

Оборудования; ненадежность защитного слоя спирали, так как его разрушение происходит при деформациях 62= (150-И80) Ю-5, а предельные деформации элемента составляют е2— (400-^500) Ю-5; сокращение предельных деформаций введением продольной стержневой армату­ры связано с дополнительным расходом стали (15— 20%); применение пластмасс для защитного покрытия очень дорого (260—600 руб. за 1 т), а надежность тако­го покрытия еще не изучена.



.