Сталежелезобетонные конструкции
Сталежелезобетонные конструкции, которые в немецкоязычных странах называют Verbundbau, в англоязычных - composite construction, широко применяются в Европе и во всём мире. Многообразие преимуществ сталежелезобетонных конструкций по сравнению со стальными и железобетонными достаточно убедительно и хорошо известно в мировой практике проектирования.
Важным аспектом этой системы является то, что благодаря силовому и формообразующему соединению стальных конструкций и железобетона, возникает принципиально новая конструкция, оптимально использующая преимущества железобетона в сжатой и стальной конструкции в растянутой зоне.
Рассмотрим для примера однопролётную балку. При пролёте 10 м и шаге балок 4 м, нагрузке от собственного веса 5,25 кН/м2 и полезной нагрузке 5,00 кН/м2
Сравним
а). Железобетонная балка
(расход стали 29,7 кг/м + опалубка +трудоёмкость)
б) Стальную балку
( расход стали 171 кг/м)
в). СЖБ балку (ВСт.3сп)
( расход стали 57,1 кг/м)
г). СЖБ балку (легиров. сталь)
( расход стали 49,1 кг/м)
Экономия по сравнению с вариантом б). достигает 1,2 т на каждой балке.
Общая высота конструкций уменьшена на 12 см, что особенно выгодно при строительстве многоэтажных сооружений.
Дальнейшее оптимирование конструкций достигается при применении данного метода проектирования для колонн, а также включение профнастила в работу конструкций.
Теперь сравним железобетонную и сталежелезобетонную колонну диаметром 600 мм.
При равной пожароустойчивости несущая способность ж.б. колонны существенно ниже и составляет приблизительно при высоте этажа 4 м - 6000 кН. В то время когда сталежелезобетонная при прочих равных условиях может нести до 32000 кН или 3200 т.
Очень важно, то что совместная работа ж.б. и стали позволяет повысить несущую способность и жёсткость конструкции и тем самым добиться увеличения например допускаемого междуопорного расстояния. Только благодаря введению соединяющих элементов в контактную зону между ж.б. и сталью изменяются механические свойства конструкции, при сохранении геометрических. Теперь мы должны ответить на следующий вопрос:
«Каким образом будет обеспечена совместная работа различных материалов и какие существуют для этого возможности?»
В принципе все существующие в строительстве возможности соединений стальной и железобетонной частей сталежелезобетонной конструкции можно разделить на две категории: патентированные и конструктивные.
К первой категории относятся патентированые средства, которые производятся конкретными фирмами, физические и механические свойства которых раскрываются в рамках патента.
Вторая категория это всевозможные стальные элементы (анкера, арматура, упоры), которые могут быть применены проектировщиками без дополнительных разрешений и лицензий. Например гибкие анкера, свойства которых дифеннированы, определены, относятся ко второй группе.
Наряду со способностью деформироваться под нагрузкой очень важной характеристикой соединения является его несущая способность, которая определяется по несущей способности самого элемента и несущей способности окружающего бетона на выкалывание. Меньшая величина и принимается для расчёта. Для совместной работы стальной и железобетонной конструкции, нужно в шве между элементами обеспечить достаточное количество средств соединения.
Эти средства соединения можно также подразделить на диктильные или податливые и слабодуктильные или слабоподатливые. Дуктильные средства соединения характеризуются тем, что после достижения расчётного предела несущей способности они ещё достаточно долго до разрушения продолжают деформироваться. Типичными представителями этого случая являются например гибкие анкера фирмы „Nelson“ (т.н. Kopfbolzen ). Слабодуктильные же соединения достигают разрушения практически сразу после расчётного предела несущей способности. Примером такого соединения служит так называемый блоскдюбель (наваренный стальной профиль с арматурной петлёй) и арматурные петли или их совместное использование.
Дуктильные средства соединения идеально подходят для конструирования балок с учётом развития пластических деформаций, т.к. они более равномерно перераспределяют нагрузку в соединении и позволяют более полно, а следовательно и более экономично использовать материал конструкций.
Принципиально DIN и EC различают два состояния соединения: полное и частичное. При полном соединении мы как бы пытаемся удержать бетонный пояс на опорах балки так, как если бы он составлял с балкой единое целое. При частичном соединении мы допускаем небольшие перемещения бетонного пояса относительно балки, благодаря податливости упоров и таким образом перераспределяя внутренние усилия получаем более экономичное использование материалов.
Таким образом становиться ясно, что несущая способность анкеров, также как и способность деформироваться , являются решающим показателем при выборе средств соединения.
Сталежелелезобетонные конструкции обладают очень высокой пожароустойчивостью, т.к. бетон защищает стальные конструкции от перегрева и не даёт снизиться несущей способности при высоких температурах. Высокая заводская готовность конструкций сокращает время монтажа и понижает зависимость от неблагоприятных погодных условий.
Высокая заводская готовность конструкций сокращает время монтажа и понижает зависимость от неблагоприятных погодных условий.
Dipl. Ing. Alexander Fischmann
Bauplanung & Baustatik
Immelmannstr. 117 – Deutschland – 41069 Mönchengladbach.
Tel. (+49)2161/59 25 59 Fax. (+49)2161/56 33 74 e-Mail: afisch9216@aol.com
Официальный представитель фирмы Nelson Bolzenschweiss-Technik GmbH & Co. KG
