УСТОЙЧИВОСТЬ И ПРОЧНОСТЬ АРОК ИЗ ТРУБОБЕТОНА

STABILITY AND STRENGTH OF ARCHES MADE OF PIPE CONCRETE

Denis Sukhoruchenkov

student, Department of Construction and Urban Economy, Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov,

Russia, Belgorod

Dmitry Obernikhin

scientific director, PhD in Engineering, Assoc. Prof., Belgorod State Technological University named after V.G. Shukhov,

Russia, Belgorod

АННОТАЦИЯ

Статья обозревает устойчивость и прочность арок из трубобетона — инновационной конструкции, сочетающей в себе стальную трубу и бетонное ядро. В статье рассматриваются основные аспекты, обеспечивающие стабильность и надёжность таких арок, включая их форму, материалы, соединение элементов и технологию монтажа. Отдельное внимание уделяется контролю качества на всех этапах производства и адаптации конструкций к изменяющимся условиям эксплуатации. Также обсуждаются преимущества арок из трубобетона перед другими типами конструкций, их применение в различных областях строительства и важность грамотного проектирования.

ABSTRACT

The article reviews the stability and durability of reinforced concrete arches, an innovative structure that combines a steel pipe and a concrete core. The article examines the main aspects that ensure the stability and reliability of such arches, including their shape, materials, connection of elements and installation technology. Particular attention is paid to quality control at all stages of production and adaptation of structures to changing operating conditions. The advantages of reinforced concrete arches over other types of structures, their use in various areas of construction and the importance of competent design.

Ключевые слова: трубобетон, арка, строительство, устойчивость, прочность, конструкция, каркас, бетонное ядро, соединение элементов, технология монтажа.

Keywords: pipe concrete, arch, construction, stability, strength, design, frame, concrete core, connection of elements, installation technology.

В современном строительстве всё больше внимания уделяется инновационным материалам и конструкциям, которые могут обеспечить высокую устойчивость и прочность зданий и сооружений. Одной из таких конструкций являются арки из трубобетона, представляющие собой сочетание стальной трубы и бетонного ядра. В этой статье мы рассмотрим основные аспекты устойчивости и прочности арок из трубобетона, их преимущества и области применения.

Прежде чем перейти к анализу устойчивости и прочности арок из трубобетона, необходимо разобраться в основных понятиях.

Трубобетон — это конструкция, состоящая из стальной трубы, заполненной бетоном. Труба служит каркасом, который обеспечивает прочность и устойчивость конструкции, а бетонное ядро придаёт ей дополнительную жёсткость и массу.

Арка — это криволинейная конструкция, которая используется для перекрытия проёмов и создания сводов. Арочные конструкции обладают высокой прочностью и устойчивостью благодаря своей форме и распределению нагрузки.

Устойчивость арки определяется её способностью сопротивляться внешним воздействиям, таким как ветер, снег, землетрясение и т. д. Арочные конструкции из трубобетона обладают высокой устойчивостью благодаря нескольким факторам:

– Стальная труба. Стальная труба, используемая в качестве каркаса, обеспечивает жёсткость и прочность конструкции. Она также предотвращает деформацию бетонного ядра под воздействием внешних нагрузок. Сталь обладает высокой прочностью на растяжение и сжатие, что позволяет арке выдерживать значительные нагрузки без потери формы.

– Бетонное ядро. Бетонное ядро, заполняющее стальную трубу, придаёт конструкции дополнительную массу и жёсткость. Это делает арку более устойчивой к внешним воздействиям. Бетон, в свою очередь, обладает высокой прочностью на сжатие, что способствует равномерному распределению нагрузок внутри конструкции.

– Соединение элементов. Правильное соединение стальной трубы и бетонного ядра также играет важную роль в обеспечении устойчивости конструкции. Использование специальных крепёжных элементов и технологий монтажа позволяет создать надёжное и прочное соединение. Например, применение высокопрочных болтов и сварки обеспечивает монолитность конструкции, предотвращая её расслоение под нагрузкой.

– Проектирование. Важным аспектом обеспечения устойчивости арок является их грамотное проектирование. При проектировании учитываются различные параметры, такие как размеры, форма, распределение нагрузок и другие характеристики. Это позволяет создавать арки, способные выдерживать значительные нагрузки и противостоять внешним воздействиям. Расчёт арок включает определение оптимальных размеров и формы, а также оценку их способности выдерживать предполагаемые нагрузки. Важно учитывать не только статические нагрузки, но и динамические воздействия, такие как ветровая нагрузка или сейсмическая активность, чтобы обеспечить безопасность и долговечность конструкции.

– Контроль качества. Для обеспечения высокой устойчивости арок необходим тщательный контроль качества на всех этапах производства. Контроль включает проверку материалов, соблюдение технологий и проведение испытаний готовых изделий. Это гарантирует, что арки будут соответствовать установленным стандартам и требованиям. Регулярные проверки качества материалов, оборудования и производственных процессов позволяют выявить и устранить возможные дефекты на ранних стадиях, предотвращая их негативное влияние на устойчивость и прочность арок.

– Эксплуатационные характеристики. Устойчивость арок во многом зависит от их эксплуатационных характеристик. Важно учитывать условия эксплуатации, включая климатические условия, воздействие окружающей среды и другие факторы. Это помогает определить оптимальные параметры арок и обеспечить их долговечность и надёжность. Например, арки, предназначенные для эксплуатации в условиях повышенной влажности, должны быть изготовлены из материалов, устойчивых к коррозии, а арки, расположенные в сейсмически активных зонах, должны обладать повышенной сейсмической устойчивостью.

– Адаптивность. Арочные конструкции должны быть адаптированы к изменяющимся условиям эксплуатации. Это может включать изменение нагрузок, климатических условий и других факторов. Адаптивные арки способны приспосабливаться к новым условиям и обеспечивать стабильность и безопасность. Например, использование систем мониторинга и управления позволяет автоматически корректировать работу арок в зависимости от текущих условий, обеспечивая их оптимальное функционирование и предотвращая возможные аварии.

Таким образом, учёт всех вышеперечисленных факторов позволяет обеспечить высокую устойчивость арок из трубобетона и гарантировать их надёжность и долговечность в различных условиях эксплуатации.

Прочность арки определяется её способностью выдерживать нагрузки без деформации или разрушения. Арочные конструкции из трубобетона обладают высокой прочностью благодаря следующим факторам:

–  Сталь и бетон. Сочетание стальной трубы и бетонного ядра обеспечивает конструкции высокую прочность. Сталь обладает высокой прочностью на растяжение и сжатие, а бетон — высокой прочностью на сжатие.

– Распределение нагрузки. Равномерное распределение нагрузки по всей конструкции позволяет снизить напряжение в отдельных элементах и повысить общую прочность арки.

– Жёсткость. Жёсткая конструкция арки обеспечивает равномерное распределение нагрузки и снижает риск деформации под воздействием внешних сил.

– Технология монтажа. Правильный монтаж арки с использованием качественных материалов и оборудования также влияет на её прочность. Неправильный монтаж может привести к снижению прочности конструкции.

Арочные конструкции из трубобетона имеют ряд преимуществ перед другими типами конструкций:

– Высокая устойчивость и прочность. Благодаря своей форме, материалу и технологии монтажа, арки из трубобетона способны выдерживать высокие нагрузки и внешние воздействия.

– Лёгкость конструкции. Несмотря на свою прочность, арки из трубобетона могут быть лёгкими благодаря использованию стальной трубы в качестве каркаса. Это упрощает транспортировку и монтаж конструкции.

– Долговечность. Арочные конструкции из трубобетона отличаются долговечностью благодаря использованию высококачественных материалов и соблюдению технологии монтажа.

– Эстетичность. Арочные конструкции могут иметь различные формы и размеры, что позволяет создавать эстетически привлекательные здания и сооружения.

Арочные конструкции из трубобетона находят широкое применение в различных областях строительства:

– Мосты и путепроводы. Арочные мосты и путепроводы из трубобетона обеспечивают высокую пропускную способность и долговечность.

– Здания и сооружения. Арочные своды и купола из трубобетона используются для создания уникальных архитектурных форм и повышения устойчивости зданий.

– Гидротехнические сооружения. Арочные плотины и дамбы из трубобетона применяются для обеспечения надёжности и безопасности гидротехнических сооружений.

– Спортивные сооружения. Арочные стадионы и спортивные арены из трубобетона позволяют создавать большие пространства для проведения соревнований и мероприятий.

Таким образом, арки из трубобетона представляют собой инновационную конструкцию, обладающую высокой устойчивостью и прочностью. Они находят широкое применение в строительстве мостов, зданий, гидротехнических и спортивных сооружений благодаря своим преимуществам, таким как лёгкость, долговечность и эстетичность.

Список литературы:

1. СП 35.13330.2011 «Мосты и трубы». Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*.
2. СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения». Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003 (с Изменением № 1).
3. Булгаков С. Н. Технологические процессы в строительстве. — М.: КНОРУС, 2013.
4. Рекомендации по применению трубобетонных конструкций в многоэтажных зданиях / Г. И. Белый, А. А. Васильев, Н. В. Сапрыкин // Промышленное и гражданское строительство. 2008. № 8. С. 40-41.
5. Солодов Н. В., Есипов С. М. Металлические конструкции, включая сварку: конспект лекций для студентов направления бакалавриата 08.03.01.62 – Строительство профиля подготовки «Промышленное и гражданское строительство». Белгород. Изд-во: БГТУ им. В.Г. Шухова, 2015. 390 с.
6. Трубобетонные конструкции — современное состояние и перспективы развития / Г.И. Белый, Н.В. Сапрыкин, Д.Г. Рудь // Монтажные и специальные работы в строительстве. 2007. № 9. С. 7–14.