Пролётное строение сооружения

Полезная модель относится к строительству и может быть использована при строительстве, ремонте и реконструкции мостов, путепроводов, тоннелей, а также зданий и других сооружений.
В настоящее время для пролетных строений с пролетами длиной до 33 м наибольшее распространение в строительстве получили железобетонные и сталежелезобетонные конструкции.
Известно железобетонное пролетное строение (см. http://vse-lekcii.ru/mosty-i-tonneli/proektirovanie-derevyan-i-zhbeton-mostov/phormy-zhelezobetonnyh-proletnyh-stroenij, рис. 6.12, г), в поперечное сечение которого входят железобетонная несущая плита, опирающаяся на главные балки, выполненные в виде железобетонных ребер с утолщенными верхними и нижними поясами. При этом несущая плита объединена с ребрами. Особенностью восприятия нагрузок данным аналогом является работа сечением только главных балок сначала на собственный вес балок, затем, при устройстве на балках несущей плиты, также на вес этой плиты, которая выполнена в виде сборно-монолитной плиты, так как сначала отдельные ее части укладываются на главные балки и объединяются с ними, а после зазоры между частями плиты заполняются жидким бетоном. И только после затвердения уложенного в зазоры бетона и набора им необходимой прочности объединение всех частей несущей плиты между собой и всей несущей плиты с главными балками считается завершенным, и пролетное строение воспринимает полезную нагрузку полным сечением объединенных между собой в единое целое главных балок и несущей плиты.
Так как бетон плохо воспринимает растягивающие усилия, то железобетонные балки выполняют массивными, материалоемкими. В частности, вес одной железобетонной балки длиной 24 м по проекту серии 3.503.1-81 выпуска 0-4 института «Союздорпроект» составляет от 35.7 до 41.6 тонн (см. http://files.stroyinf.ru/Index2/1/4293844/4293844241.htm, рис. 74 и 75).
Недостатком вышеуказанной конструкции пролетного строения является значительный собственный вес главных балок, выполненных из железобетона, что не позволяет транспортировать более одной балки одной единицей автотранспорта, требует подъемного оборудования повышенной грузоподъемности для погрузки, разгрузки и установки главных балок на опоры, а также устройства более массивных опор для опирания на них главных балок.
Признаком этого аналога - конструкции железобетонного пролетного строения, включающего железобетонную несущую плиту, опирающуюся на железобетонные балки и объединенную с ними, который используется в заявляемой полезной модели, является использование железобетонной несущей плиты, выполненной с возможностью ее объединения с главными балками, на которые она опирается.
Современным видом пролетных строений, получившим широкое распространение в мире, являются сталежелезобетонные пролетные строения (см. Т.А. Шишова, М.А. Телегин, «Проектирование сталежелезобетонных пролетных строений со сплошностенчатыми главными балками», Омск - 2012, стр. 7, http://bek.sibadi.org/fulltext/epd485.pdf).
В частности, известно принимаемое нами за прототип
сталежелезобетонное пролетное строение моста, включающее железобетонную плиту, опирающуюся на главные балки, выполненные в виде металлических двутавров, и объединенную с ними упорами (см. Протасов К.Г. и др. Металлические мосты. Изд. 2-е. - М.: Транспорт, 1973, с. 18, рис. 15). Отметим, что в этой конструкции необходимо устанавливать между балками дополнительные связи из стальных элементов с целью обеспечения пространственной жесткости главных балок для их общей устойчивости на период устройства железобетонной несущей плиты.
Двутавровые стальные балки лучше воспринимают растягивающие усилия, чем железобетонные балки, поэтому их поперечные габариты и вес по сравнению с железобетонными балками значительно меньше при одинаковой полезной нагрузке. В результате становится возможным транспортировать несколько двутавровых балок одной единицей автотранспорта, использовать подъемное оборудование с относительно невысокой грузоподъемностью, а также сократить объемы материалов на устройство опор для установки на них главных балок.
Но и в сталежелезобетонном пролетном строении двутавровая стальная балка также сначала воспринимает только своим сечением собственный вес, затем, при устройстве на балках несущей плиты, опять же, только своим сечением воспринимает вес плиты, арматуры, опалубки и только после завершения объединения несущей плиты с главными балками в единое целое пролетное строение воспринимает полезную нагрузку полным сечением объединенных между собой главных балок и несущей плиты. При этом, хотя стальные главные балки хорошо воспринимают растягивающие усилия, из-за необходимости воспринимать сначала только своим сечением собственный вес, вес несущей плиты, арматуры и опалубки двутавровые стальные главные балки приходится выполнять достаточно материалоемкими.
Недостатками прототипа - сталежелезобетонного пролетного строения, включающего в себя железобетонную несущую плиту, опирающуюся на стальные двутавровые главные балки и объединенную с ними упорами, является относительно высокая материалоемкость стальных главных балок, а также необходимость установки между балками дополнительных связей из стальных элементов для обеспечения пространственной жесткости главных балок и их общей устойчивости на период устройства железобетонной несущей плиты, что дополнительно увеличивает расход стали на строительство пролетного строения.
Признаками прототипа, которые используются в заявляемой полезной модели, являются выполнение железобетонной несущей плиты пролетного строения с возможностью ее объединения с расположенными ниже плиты главными балками, на которые она опирается, а также применение стальных двутавровых балок для их использования в качестве составных элементов главных балок.
Технической задачей, поставленной перед созданием заявляемой полезной модели, являлась разработка конструкции пролетного строения с уменьшенным расходом стали на изготовление и установку главных балок.
Поставленная задача решена заявляемой в качестве полезной модели конструкцией пролетного строения.
Предлагаемая конструкция пролетного строения сооружения включает в себя главные балки и установленную на главных балках несущую плиту из армированного бетона. Каждая из главных балок пролетного строения состоит из стального двутавра с уменьшенной по сравнению с прототипом материалоемкостью, объединенного в единое целое с размещенной на нем промежуточной плитой из армированного бетона. При этом несущая способность главной балки в целом обеспечивается выбранным соотношением несущей способности стального двутавра и несущей способности размещенной на нем промежуточной плиты. Также каждый стальной двутавр объединен со своей промежуточной плитой, а затем все промежуточные плиты объединены между собой несущей плитой в единое целое. При этом каждый край промежуточной плиты выступает за соответствующий край верхнего пояса двутавра балки не менее чем на 50 мм.
Технический результат, обеспечиваемый предлагаемой конструкцией пролетного строения, заключается в уменьшении расхода стали на изготовление и установку главных балок и достигается за счет перераспределения нагрузки от веса несущей плиты до ее объединения с главными балками, а также от веса опалубки на стальные двутавры с уменьшенной материалоемкостью, и на размещенные на них промежуточные плиты, объединенные между собой в единое целое, а также за счет исключения расходов стали на дополнительные связи из стальных элементов между двутаврами с целью обеспечения пространственной жесткости главных балок для их общей устойчивости на период устройства несущей плиты, так как объединенные между собой стальные двутавры и промежуточные плиты обеспечивают необходимую пространственную жесткость главных балок и их общую устойчивость. Исключение установки дополнительных связей из стальных элементов между двутаврами в условиях строительства, кроме того, позволяет уменьшить трудозатраты и время на сооружение пролетного строения.
Предлагаемая конструкция пролетного строения поясняется вариантом его исполнения, приведенным на фиг. 1. Пролетное строение сооружения включает в себя главные балки, имеющие опирание по концам на опоры, и установленную на главных балках несущую плиту 1. Каждая из главных балок состоит из стального двутавра 2 и размещенной на нем промежуточной плиты 3. При этом несущая плита 1 пролетного строения и промежуточные плиты 3 главных балок выполнены из армированного бетона. Бетон может быть армирован стальной или композитной арматурой. Кроме того, верхний пояс каждого стального двутавра 2 объединен со своей промежуточной плитой 3 в единое целое, а затем все промежуточные плиты объединены между собой в единое целое несущей плитой 1. При этом каждый край промежуточной плиты 3 выступает за соответствующий край верхнего пояса двутавра 2 не менее чем на 50 мм, что необходимо для сглаживания острых краев нижней поверхности промежуточной плиты 3 с целью исключения возникновения сколов бетона в периоды изготовления, погрузки, транспортировки, разгрузки или размещения промежуточной плиты на двутавре, а также при установке главной балки в целом на пролетном строении.
Изготавливаться главные балки, а также образующие их части, такие как двутавры 2 и промежуточные плиты 3, могут как в заводских условиях, так и на строительной площадке. Транспортироваться до строительной площадки могут как главные балки в целом, так и по отдельности двутавры 2 и промежуточные плиты 3, с последующим их объединением на строительной площадке. Несущая плита 1 пролетного строения, работающая как единое целое с главными балками в период эксплуатации сооружения, может изготавливаться как на строительной площадке, так и в заводских условиях отдельными частями, которые впоследствии транспортируются на строительную площадку и, при размещении на главных балках, объединяются как с главными балками, так и между собой в единую несущую плиту 1 сооружения.
Конструкция предлагаемой полезной модели «Пролетное строение сооружения» обеспечивает уменьшение расхода стали на изготовление и установку главных балок, отличается простотой и позволяет уменьшить трудозатраты и время на сооружение пролетного строения.
С учетом вышеизложенного, полезная модель «Пролетное строение сооружения» может быть рекомендована для применения при строительстве, ремонте и реконструкции мостов, путепроводов, тоннелей, а также зданий и других сооружений.