История возникновения и практика применения сталежелезобетонных конструкций

История возникновения и практика применения сталежелезобетонных конструкций для объектов дорожного и гражданского строительства

В.А. Настоящий, В.В. Дариенко


Дан обзор истории развития и внедрения в строительство сталежелезобетонных конструкций.

Одним из важнейших направлений технического прогресса в строительстве выступает применение эффективных конструкций, которые позволяют значительно улучшить показатели материалоемкости, стоимости, трудоемкости. К таким конструкциям принадлежит сталежелезобетон, в состав которого входят прокатные профили, стержневая арматура и бетон.

Экспериментальные исследования работы сталежелезобетонных конструкций гибких упоров (главным образом швеллерного типа и обычных круглых стержней с головками) выполнены в США [2], Англии [3] и Германии [4]. В Советском Союзе большой вклад в исследование объединения стали и железобетона был сделан Н.Н. Стрелецким [1]. Он сдавал квартиру в Москве и на заработанные деньки закупал материалы и проводил экспериментальные исследования, известно что одним из дорогостоящих элементов иследований являются тензо-датчики, которые можно купить в столице.

Сталежелезобетонные конструкции появились позже, чем стальные, и раньше, чем железобетонные. В конце XIX в. среди строителей бытовала мысль, что железные балки, оштукатуренные бетоном (с целью повышения их огне- и коррозионной стойкости или из конструктивных соображений), имеют повышенную жесткость и прочность. Экспериментально это было подтверждено испытаниями, проведенными в Англии в 1923 г. Отечественные мостостроители также отмечали, что при наличии монолитной проезжей части, уложенной на верхние полки стальных балок, действительные прогибы и напряжения значительно меньше расчетных. В 1929 г. Каугей и Скотт в Англии, а в 1939 г. Фрейсине во Франции впервые высказали мнение о целесообразности применения специальных соединительных деталей для обеспечения совместной работы железобетона и стали. В 1939 г. в Швейцарии запатентованы балки системы «Альфа», в которых совместная работа стали и железобетона обеспечивалась спиралями, приваренными к верхней полке стальной балки. Первые сталежелезобетонные мосты системы «Альфа» были построены в Нью-Йорке и Швейцарии. В годы Второй мировой войны и в послевоенные годы для объединения железобетонной части со стальной балкой стали использовать гибкие упоры в виде отрезков швеллеров и двутавров и различные конструкции жестких упоров и стержневых анкеров.

С середины 50-х гг. применяли решетчатые сталежелезобетонные пролетные системы, в которых железобетонные плиты работают вместе с верхними поясами ферм. Использование такой системы сочетания железобетонного верхнего и стального нижнего поясов позволяло увеличивать пролеты сталежелезобетонного мостов.

Развитие сталежелезобетонных мостов связано с применением подобных конструкций во многих отраслях строительства. В сельско-хозяйственном строительстве достаточно широко используют сталежелезобетонные стропильные фермы, составленные из жестких железобетонных сжатых элементов (верхних поясов и элементов решеток) и гибких, растянутых (нижних поясов и решеток).

Достаточно эффективными являются разработанные Г.Д. Поповым еще в 1958 г. большепролетные сегментные сталежелезобетонные покрытия. В основу конструкции положены стальные решетчатые фермы, в которых верхний пояс состоит из двух стальных швеллеров, а все другие элементы выполнены из пучков высокопрочного каната. Растяжение во всех элементах решетки обеспечивается формой нижнего пояса, выпуклого вверх. На верхний пояс ферм уложены сборные железобетонные плиты, которые образуют свод, который благодаря жестким упорам несет нагрузку совместно с фермами.

В кровлях промышленных зданий, которые состоят из стальных решетчатых стропильных ферм и железобетонных плит, возможным является образование эффективной сталежелезобетонной конструкции благодаря соединению железобетонных плит и стальных сжатых поясов. Такое решение дает возможность передать на железобетонные плиты часть сжимающих усилий, которые действуют в верхних поясах ферм, и уменьшить вес поясов почти вдвое.

В последнее время получили широкое распространение монолитные железобетонные плиты по стальному профилированному настилу. В этом случае профилированный настил выполняет много функций, в том числе служит опалубкой при бетонировании и несущей арматурой после отвердевания бетона. Эти конструкции имеют высокую несущую способность, небольшой собственный вес, допускают гибкое планирование помещений, просты при строительстве.

Армирование этих плит может быть только внешним или смешанным. При смешанном армировании применяют стальной профиль и внутреннюю стержневую арматуру.

Важным фактором является обеспечение совместимой работы стального настила и бетона. Необходимой является установка анкерных средств на опорах.

В Украине накоплен некоторый опыт по исследованию и внедрению сталежелезобетонных конструкций. Отрасль применения сталежелезобетона достаточно широка. Об этом свидетельствует большой интерес к его исследованию и проектированию, который можно наблюдать на международных конференциях и симпозиумах [5].

Построены несущие конструкции различных зданий и сооружений с применением трубобетона, балок и ригелей с ленточным армированием, брусковые конструкции, железобетонные плиты по профилированному настилу.

Таким образом, история развития сталежелезобетона свидетельствует о поисках решений, направленных как на повышение исходных характеристик прочности материалов (высокопрочные стали и бетоны), так и на выявление наиболее рациональных форм сочетания бетона и стали при их совместной работе.

Анализ развития сталежелезобетонных конструкций в мире доказывает актуальность и необходимость использования таких конструкций в современном строительстве.

Список литературы
1. Стрелецкий Н.Н. Сталежелезобетонные мосты. – М.: Транспорт, 1965. – 375 с.
2. Standard Specifications for Highway Bridges Seventh Sdidion, American Association of State Highway Officials, 1957.
3. CP 117. Cоmposit construction in Structural Steel and Concrete. Part I. Sinplyaupported Beamsin Building. British Standard Institution, 1965.
4. Eurocode 4. Common Unified Rules Composite Steel and Concrete Structures European Commitue for Standartization (CEN) ENV. 1994-1-1: 1992. – 180 p.
5. Дарієнко В.В. Розрахунок сталезалізобетонних балок з гнучкими анкерами // Проблеми розвитку дорожньо-транспортного і будівельного комплексів: зб. ст. і тез. міжнар. наук.-прак. конф. / КНТУ. – Кіровоград, 2013. – С. 283–287.
Категория: Интересно | Добавил: admin (2014-05-14)
Просмотров: 1780 | Теги: ограждающие конструкции, сталежелезобетонные конструкции, анкеры | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
ДБНУ