Металеві конструкції

ЗАСТОСУВАННЯ ТА КОНСТРУКТИВНІ РІШЕННЯ СТАЛЕБЕТОННИХ КОНСТРУКЦІЙ

Стрічкову, листову сталь як арматуру залізо­бетонних конструкцій широко застосовують в ос­танні десятиліття. Розрізняють чотири основних напрями застосування:

Для армування огороджувальних і несучих конструкцій в будівлях і спорудах, до яких ви­сувають вимоги повної непроникності рідин і газів;

Для опалубки зі сталевого профільованого нас­тилу при виготовленні монолітних і збірномоноліт - них сталебетонних конструкцій з використанням їх після затвердіння бетону як несучої арматури;

Для армування балкових лінійних елементів (ригелі, балки покриття і перекриття, балки кар­касних будівель під велике навантаження, балки прогінних будов автомобільних мостів, підкранові балки, ферми, ребристі балкові плити, сталебе­тонні конструкції з подвійним зовнішнім листовим армуванням стін циліндричних місткостей, зок­рема реакторів атомних електростанцій тощо) і колон з метою зменшення поперечних розмірів та маси;

Для підсилення балкових та інших елементів.

У закордонній практиці сталевий лист у кон­струкціях застосовували як ізоляцію в підземних шляхопроводах під Кільським каналом (ФРН), а також в метро (УНР), в підземних переходах, у залізничних тунелях (Англія, Франція, Японія), в конструкціях підземних торгових центрів (Мос­ква, Токіо та ін.).

Сталевий лист у конструкціях застосовують як ізоляцію, при цьому не враховують його несучу здатність. Водночас сталевий лист доволі міцно з'єднаний з бетоном за допомогою стержневих або стрічкових анкерів, що спільно з бетоном дефор­муються.

Використання листової сталі, як металевої ізо­ляції та несучої арматури, дає змогу досягнути значної економії сталі в залізобетонних конструк­ціях будівель і споруд, окрім цього, скоротити терміни будівництва, підвищити продуктивність праці при спорудженні. Наприклад, при будів­ництві 150 метрового тунелю витрати стержневої арматури зменшились на 43 % порівняно з ви­тратами її на конструкцію такого ж тунелю, за­проектованого відповідно до чинних рекомендацій щодо застосування зовнішньої листової сталі.

Фахівці деяких країн (Франція, ФРН) вважа­ють, що застосування листової опалубки — ар­матури — є не тільки економічним при викорис­танні монолітних перекрить і покрить (за вартістю та трудомісткістю їх спорудження), але й засобом збільшення жорсткості сталебетонної плити.

Під час будівництва електростанцій з успіхом застосовують зовнішню арматуру в брускових елементах у вигляді прокатного профілю — кут­ників у несучих колонах будівлі, що дає змогу позбутися значної кількості закладних деталей в конструкціях під час монтажу технологічних ко­мунікацій. Створення поточної лінії з виготовлен­ня лінійних залізобетонних брускових елементів зі зовнішньої профільної арматури, з якої скла­дають несучі конструкції, визначило їх економіч­ну ефективність.

У закордонній практиці використовують зраз­ки попередньо напружених сталезалізобетонних балок, які працюють зі звичайною стрічковою ар­матурою, розміщеною на розтягненій і стисненій грані поперечного перерізу. Застосування поз­довжньої стрічкової арматури дає змогу значно зменшити будівельну висоту балки, що визначає економічність рішення багатоповерхових буді­вель, зокрема нерозрізних систем і прогінних бу­дов мостів.

З'єднання сталевого листа з бетоном балки по довжині контакту можливе завдяки високоміцним болтам або за рахунок приварювання до заклад­них деталей, встановлених при виготовленні по­передньо напруженої балки. При цьому, щоб зміц­нити з'єднання стрічкової сталі з бетоном, на його поверхню перед прикріпленням наносять шар це­ментного розчину (рис. 10.1 а, б, в).

Сталевий лист прикріпляють до нижнього поя­су попередньо напруженої балки після її виго­товлення. Наявність двох різних стадій в техно­логії виготовлення балки значно збільшує кіль­кість операцій, робить трудомістким виготовлення конструкцій в цілому.

Окрім цього, жоден із існуючих способів при­кріплення сталевого листа до бетонного поясу балки після його обтискання не можна визнати ні економічним, ні надійним для довготривалої ро­боти балки під навантаженням.

Спосіб прикріплення сталевого листа до обтис­нутого поясу балки за допомогою міцних клейових
розчинів мало досліджений, однак навряд чи знайде широке застосування, бо високоміцні кле­йові складові дорогі, мають органічну основу і тому схильні до швидкого старіння, внаслідок чого зменшується їх міцність.

У 1970 р. у Львівському політехнічному інсти­туті розроблено нове конструктивне рішення ста­лебетонної балки зі зовнішньою звичайною та напруженою високоміцною стрічковою арматурою [14, 15].

Особливість попередньо напруженої конструк­ції полягає у тому, що нижній стрічковий лист виготовлений з високоміцної сталі і є єдиною поз­довжньою напруженою арматурою балки. А по­перечні вертикальні стержні по довжині балки ви­конують водночас роль анкерів стрічкової арма­тури з бетоном по контакту, а також забезпечу­ють міцність балки вздовж похилих перерізів. Таким чином, основою конструкції попередньо напруженої сталебетонної балки є просторовий зварний каркас, який складається з поперечних вертикальних стержнів, поздовжньої арматури стисненої зони та напруженої високоміцної стріч­кової арматури розтягненої зони (рис. 10.1, г, д, е).

На торцях високоміцного сталевого стрічкового листа просторового каркасу передбачені жорсткі упори, які є елементами захвату для поперед­нього напруження стрічкової арматури та своє­рідними торцевими анкерами гпд час передачі напруження на бетон (рис. 10.2). Таким чином лік­відується двостадійність виготовлення балок і скорочуються терміни виробництва порівняно з попередньо напруженими сталезалізобетонними балками.

Залізобетонні конструкції зі зовнішнім арму­ванням, зокрема сталебетонні, при забезпеченні надійного з'єднання стрічкової, листової арматури з бетоном майже не відрізняються від залізобе­тонних. Тому розрахунок сталебетонних конст­рукцій слід здійснювати за граничними станами аналогічно до розрахунку залізобетонних кон­струкцій.