Трубы, заполненные бетоном

Инж. В. ЗАМОЩИН

Одним из наиболее красивых видов моста считается мост арочный. Главные его части — это верхняя и нижняя дуги или, как их называют мостовики, верхний и нижний пояса. Такой мост, особенно при большом пролете, давит с огромной силой на береговую опору. Это давление, которое стремится как бы раздвинуть береговые опоры в обе стороны в горизонтальном направлении, называется распором. При этом оба пояса моста испытывают огромные сжимающие усилия, доходящие нередко до нескольких тысяч тонн.

Чем больше сила, сжимающая отдельный элемент в мосте, тем толще приходится делать отдельные части конструкции, т. с. увеличивать площадь их поперечного сечения. Это вызывает большой расход металла. Избежать его при применении обычных металлических конструкций невозможно.

Попытки заменять металл в таких конструкциях каким-либо другим материалом не давали обычно достаточно хороших результатов. Но вот летом 1931 г. наш инженер В. А. Росновский предложил заменить в металлическом мосту отдельные элементы верхнего и нижнего поясов стальными трубами, наполненными внутри бетоном. Это дало прекрасные результаты.

Обычный бетонный столб может быть сравнительно легко раздавлен сжатием. Но, если его заключить в металлическую оболочку в виде трубы, то он выдерживает нагрузку, в несколько раз превосходящую первую. Так, например, столб из обычного бетона диаметром в 30 см может быть раздавлен тяжестью в 110 т. Но для того чтобы раздавить тот же столб бетона, но с оболочкой, толщиной в 3 мм, потребуется уже тяжесть в 345 т. В строительной технике приходится иметь дело с так называемой допускаемой нагрузкой, которая должна быть значительно меньше разрушающей Так, например, упомянутый бетонный столб вместо разрушающей силы в 110 т допускает усилие в 35 т, в оболочке тот же столб вместо разрушающей силы в 345 т допускает усилие в 138 т.

В течение нескольких лет проделывались многочисленные опыты над такими трубами как самим автором изобретения, так и независимо от него Центральным научно-исследовательским институтом промышленных сооружений (ЦНИПС). Опыты подтвердили все предположения о прочности труб, заполненных бетоном, и дали возможность правильно рассчитывать пригодность этих труб для тех или иных промышленных сооружений.

Оказалось, что незначительный расход металла на оболочку повышает прочность бетона, заключенного внутрь трубы, приблизительно в 2½ раза. После же постройки сооружения из таких труб крепость бетона, как это ему вообще свойственно, возрастает.

Читатель может возразить, что применение бетона в сочетании с металлом дело не новое, всем нам известен железобетон. Но вот как раз при этом сравнении и сказывается все поразительное свойство труб, заполненных бетоном.

Мы знаем, что железобетон получается при введении в него железа в виде круглых прутьев — арматуры Железные прутья помогают бетону нести нагрузку тем, что часть этой нагрузки они берут на себя. Но сам бетон не повышает своей сопротивляемости раздавливающему усилию, между тем как при окружении бетона металлической трубой мы можем увеличить нагрузку не только за счет того, что она будет ложиться на металлическую оболочку, но и за счет увеличения сопротивляемости самого бетона, заключенного в оболочку. 

Если ввести в бетон железо в виде круглых прутьев —  арматуры, то получится железобетон.

Поясним это примером.

Мы уже говорили, что металлическая оболочка в 3 мм толщиной позволяет увеличить нагрузку на бетонный столб с 35 до 138 т. Не следует думать, что эти лишние 103 т приходятся просто на металлическую оболочку. Самое существенное здесь в том, что сам бетон выдерживает теперь нагрузку в 98,7 т, а остальные 39,3 т действительно приходятся на металлическую оболочку.
Это свойство труб, заполненных бетоном, может внести подлинную революцию в строительную технику. Стало возможным создать ряд проектов крупных сооружений арочного типа — ангаров с большими пролетами мостов и отдельных колонн, подверженных сильному сжатию. Такие сооружения при применении металлических конструкций потребовали бы значительно большего количества металла и больших средств.

Проектирование ангаров было проведено в Институте промышленных сооружений. Например, необходимо было сделать ангар с пролетом в 200 м и глубиною в 80 м. Для этого ангара были спроектированы две огромные арки, с пролетом более 200 м. На арках висит крыша ангара. По существу это два арочных моста, которые опираются своими концами на устои у земли, сделанные из бетона или бута.

Для этого ангара были спроектированы две огромные арки с пролётом в 200 м. Арочные фермы идут значительно выше крыши к существуют как самостоятельная конструкции

Верхние и нижние пояса арок сделаны из труб, заполненных бетоном.

Передняя стенка ангара представляет собой ворота, раздвигаемые в стороны специальными моторами. Задняя и боковые стороны — обычные стены с застеклением.

Крыша во многих местах подвешена к аркам посредством стальных прутьев круглого сечения по 5 см в диаметре. Она также застеклена и дает ровный свет по всей площади ангара.

Высота арочных ферм от земли достигает 40 м. Это позволило довести высоту потолка внутри ангара до 15 м. Таким образом арочные фермы идут значительно выше крыши и существуют как самостоятельные конструкции.

В Институте промышленных сооружений спроектирован ангар с пролетом в 200 и и глубиной и 80 м. Высота арочных ферм от земли достигает 40м. Это позволило довести высоту потолка внутри ангара до 15 м. Верхние и нижние пояса арок сделаны из труб, заполненных бетоном

Отдельный элемент, вынутый из поясов, представляет собой трубу, сваренную одним боковым швом. С обоих концов к трубе приварены так называемые фланцы, имеющие вид многоугольника с круглым прорезом посередине. Перпендикулярно к фланцам в концы труб вставляются особые пластины, называемые фасовками. К этим фасовкам приваривается впоследствии решетка арок. Трубы соединяются между собой сначала болтами через фланцы, а затем края фланцев обвариваются. Фасовки при этом прижимаются очень плотно друг к другу, и на их стыке делается с помощью электросварки шов.

Отдельный элемент, вынутый из поясов арок, представляет собой трубу, сваренную одним боком швом. С обоих концов к трубе приварены фланцы, имеющие вид многоугольника с круглим прорезом посередине.

Очертание арок, по окружности принятое в npоекте, позволяет вес отдельные элементы арок, в том числе и трубы, сделать стандартными, т, е. одинаковых размеров.

Трубы соединяются между собой сначала болтами через фланцы, а затем края фланцев обвариваются. Фасонки при этом прижимаются очень плотно друг к другу, и на их стыке делается с помощью электросварки шов.

Наполняются трубы бетоном перед сборкой конструкции. При этом изготовленная металлическая труба первоначально заполняется не до самых фланцев, а немного меньше. Таким образом при свинчивании фланцев болтами между бетонными массами двух труб остается некоторое свободное пространство. Заполняется это пространство после соединения труб через специальное отверстие, сделанное вблизи фланцев. В это отверстие ввинчивается трубка, через которую нагнетается внутрь жидкий цементный раствор/

На трубах делаются еще отверстия, через которые выходит воздух в момент заливки пространства цементным раствором. Незначительное ослабление грубы этими отверстиями на прочности не отражается.

В Институте промышленных сооружений все время ведутся интенсивные работы по всестороннему испытанию труб, заполненных бетоном. Под давлением 500 т прессов испытываются бетонные столбы. При этой особые приборы (тензометры) показывают величину сжимающих усилий, которые испытывает столб. Вместе с тем испытывается столб тех же размеров, но в оболочке.

Под давлением 500-тонных прессов испытываются бетонные столбы. При этом особые приборы - тензометры - показывают величину сжимающих усилий, которые испытывает столб.

Вместе с тем испытывается столб тех же размеров, но в оболочке.

Помимо этого Стальмост на одном из своих заводов провел испытания отдельной опытной фермы из труб, заполненных бетоном. Пролет этой фермы достигал 27 м. Все расчетные предположения полностью подтвердились.

Трубы, заполненные бетоном, — это весьма ценный вклад в наше строительство. Они обещают нам дешевую постройку ангаров, возможность создания новых мостов арочного типа, они обещают большую экономию в стоимости колонн для многоэтажных зданий Можно надеяться, что и такое грандиозное сооружение, как Дворец Советов, со своими колоссальными нагрузками, немало выиграет от использования этих труб.