Файл: Кикин, А. И. Конструкции из стальных труб, заполненных бетоном.pdf

4.Экспериментальные исследования работы внецен- тренно-сжатых трубобетоиных стержней при дли­

A.И. Кикин, Р. С. Санжаровский,

B.А. Трулль

КОНСТРУКЦИИ

ИЗ СТАЛЬНЫХ ТРУБ, ЗАПОЛНЕННЫХ БЕТОНОМ

Москва

С Т Р О Й И З Д А Т

1 9 7 4

НіШ Ш Ы й ЭкагміІлАр

^7- J Ü

ПР ЕД И С Л О ВИ Е

ВДирективах XXIV съезда КПСС отмечается необ­ ходимость снижения стоимости строительства, что воз­ можно достичь уменьшением веса сооружений, экономией стали в конструкциях, снижением трудозатрат и т. д. Конструкции из тонкостенных стальных труб, заполнен­ ных бетоном, эффективны в этом отношении. Исполь­ зование бетона, заключенного в трубе, повышает проч­ ность конструкций на. сжатие в 1,5—2 раза при сравни­ тельно небольшом расходе стали'на изготовление трубы, близком к расходу арматуры на железобетонные конст­

рукции. .

В книге рассказывается о появлении трубобетонных конструкций за рубежом и у нас, о путях их развития, работе трубобетонных стержней под нагрузкой непри­ менении трубобетона в строительстве. Эксплуатация на протяжении многих лет в тяжелых условиях сооружений с трубобетонными конструкциями, например моста им. Володарского через р. Неву в Ленинграде и др., сви­ детельствует об их надежности.

Трубобетонные конструкции экономичны. Их приме­ нение уменьшает вес сооружений в 2—3 раза, трудоза­ траты в 4—5 раз, стоимость в 2—3 раза по сравнению с железобетонными. По сравнению с металлическими конструкциями при незначительном увеличении веса до­ стигается существенное снижение стоимости (до 40%) и уменьшение расхода стали (в 2—3 раза). Несмотря на это, использование трубобетонных конструкций сдержи­ валось тем, что была недостаточно исследована работа конструкций при внецентренном сжатии, усадке и пол­ зучести бетона в трубе, длительном загружении и др., был мало изучен процесс заполнения труб бетоном и др.

За последние 10—15 лет исследованиями ряда орга­ низации и специалистов пробел в изучении работы тру-

3

Г л а в а I

ОСОБЕННОСТИ ТРУБОБЕТОНА И КОНСТРУКЦИИ ИЗ НЕГО

1.Область применения трубобетона

Впервых сооружениях с использованием трубобето­ на применялось многотрубное армирование, при кото­ ром 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 бе­ тоном [141].

В1936 г. под руководством акад. Г. П. Передерия был сооружен мост пролетом 101 м,через р. Неву в Ле­ нинграде (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 по­

добных мостов [63]. Впоследствии система пакетного трубобетона не применялась из-за сложности изготов­ ления.

Началом широкого развития трубобетонных конст­ рукций следует считать появление монотрубной'системы. В 40-х годах проф. В. А. Росновский предложил исполь­ зовать в качестве конструктивного элемента мостов одну тонкостенную стальную трубу, заполненную бетоном, и в ряде проектов [71] показал ее преимущества по срав­ нению с обычными решениями. Им были предложены различные конструкции мостов с применением такого ре­ шения, а впоследствии по одному из этих предложений

5

Рис. 1. Мост в предместье Парижа

был построен железнодорожный мост через р. Исеть вблизи г. Каменск-Уральского (рис. 3).

Главный речной пролет моста перекрыт сквозной ар­ кой пролетом 140 м и стрелой подъема 22 м. Высота арочных ферм на среднем участке — от ‘Д до 3Д проле­ т а — одинакова и равна 6 м. На концевых участках по­ яса очерчены по двум параболам, сближающимся к опор­ ным узлам. Расстояние между арочными фермами со­

Х13 мм, изготовленных из стали марки СтЗ, заполнен­ ных бетоном марки 350. Трубы имеют в стыках фланце­ вые соединения на болтах. Элементы решетки, т. е. рас­ косы и стойки, металлические двутаврового сечения. Продольные горизонтальные связи расположены в плос­ костях верхнего и нижнего поясов арки. Поперечные связи имеются лишь в пределах высоты ферм и располо­ жены через панель в плоскостях надарочных стоек. Свя­ зи представляют собой ромбическую систему с металли­ ческими элементами крестового сечения. Все соединения металлических элементов пролетного строения электро­ сварные. Надарочные стойки изготовлены из труб, за­ полненных бетоном. Учитывая большую горизонтальную жесткость проезжей части, поперечные связи между стойками не поставлены.

. Применение трубобетона в мосте на р. Исеть снизи­ ло стоимость строительства на 20% и позволило сэко­ номить 52% стали [71].

Монотрубобетониые арки успешно используются в ав­ тодорожных 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 горизон­ тальной проекции, т. е. почти столько же, сколько в са-

G

то

Рис. 2. Трубобетошіыи мост через р. Неву в Ленинграде

Общий вид и по­ перечное сечение арки

Рис. 3. 'Трубобетонный мост через р. Исеть

7

мых современных железобетонных предварительно-нап­ ряженных мостах, и в несколько раз меньше, чем в обыч­ ных железобетонных мостах аналогичных размеров, масса стали в которых достигает 675 кг/м2.

В мостовых фермах [71] для сжатых поясов из сталь­ ных 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 пол­ ных 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 сравне­ нию с чисто металлическими. В целом сметное удешевле­ ние мостов с пролетным строением в виде свободно опи­

стержней являются конструкции опор линий электропе­ редачи (рис. 5). Значительное количество металла рас­ ходуется здесь на пояса стволов и траверс, поэтому заме­ на сжатых поясов трубобетонными дает большой эко­ номический эффект. Например, на сооружение 1 км ЛЭП напряжением 150 кв через горный перевал в Швей­ царии израсходовано 7,5 тстали. При применении опор обычной конструкции потребовалось бы 21,5 т. Умень­ шение стоимости трубобетонных опор по сравнению с обычными составляет 30—40% [157].

Благодаря повышенной изгибной жесткости сталь­ ных труб, заполненных бетоном, опоры ЛЭП могут быть собраны из сравнительно небольшого числа элементов значительной длины. При этом упрощается схема распо­ ложения стержней соединительной решетки и конструк­ ция узловых сопряжений. Основные раскосы опоры мо­ гут быть предварительно напряжены растяжением и выполнены из тросов. Трубы защищают от коррозии оцйнкованием и окраской.

Из промышленных сооружений, возведенных с приме­ нением монотрубобетона, следует отметить производст­

200. Масса каждой трубобетонной стойки около 2 г, тог­ да как железобетонная стойка имела бы массу более

8