ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ
Сборник материалов III Международнойнаучно практической конференции
УДК 691.175.4
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ДЕРЕВОЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ
К.В. Волкова, студентка магистратуры
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет
(СибАДИ)», Омск, Россия
СибАДИАннотация. В данном докладе описаны положительные и отрицательные свойства древесины как строительного матер ала, рассмотрены конструкции плит проезжей части мостов с клееными балками. Обоснована рациональность использования деревожелезобетонных пролетных строений, рассмотрены вар анты объединения клееных балок с железобетонной плитой. Раскрыта проблема актуальности деревянных мостов в современности. В заключении предлагаются пр меры решен й, которые могут поспособствовать увеличению интереса к клееной древес не, объед ненной в совместную работу с железобетоном.
Ключевые слова: клееная древесина, деревожелезобетонные пролетные строения, балочные мосты, железобетонная пл та.
MODERN PROBLENS AND DIRECTIONS OF DEVELOPMENT OF CONSTRUCTION OF WITH WOOD CONCRETE PROFESSIONAL STRUCTURES
K.V. Volkova, undergraduate
Federal State Budget Educational Institution of Higher Education
«The Siberian State Automobile and Highway University», Omsk, Russia
Abstract. This report describes the positive and negative properties of wood as a building material, discusses the construction of slabs of the carriageway of bridges with glued beams. The rationality of the use of wood-reinforced concrete spans has been substantiated, and the options for combining glued beams with a reinforced concrete slab have been considered. The problem of the relevance of wooden bridges in modern times is open. In conclusion, they offer examples of solutions that can contribute to an increase in interest in laminated wood, which is combined in joint work with reinforced concrete.
Keywords: glued wood, wood-reinforced concrete spans, girder bridges, reinforced concrete slab.
Введение
Искусственные сооружения на дорогах – инженерные конструкции, работающие в условиях сложного напряженно-деформированного состояния и температурно-влажностного режима. Мосты относятся именно к таким сооружениям. Они могут быть выполнены из стали, камня, бетона, железобетона, дерева и других строительных материалов.
Древесина в качестве строительного материала обладает некоторыми свойствами, позволяющими применять его в строительстве мостов.
К ним можно отнести:
- небольшой вес конструкций, из-за малой плотности древесины; - доставка и монтаж на место строительства значительно легче по сравнению с другими
строительными материалами; - обработка древесины не вызывает больших трудностей, не требует сложного оборудования;
-неприхотливость сопряжения и соединения отдельных частей конструкции между собой упрощает технологию ее изготовления;
-Россия богата лесами, следовательно этот материал легко достать нашей стране;
Упомянутые выше факторы позволяют производить строительство в короткие сроки и расходовать немного финансов.
Стоит сказать, что главным недостатком древесины является способность загнивания и горения. Поэтому нормативный документ [2] обязывает предусматривать специальные меры по защите древесины от этих факторов. В связи с этим влажность применяемой древесины для пиломатериалов клееных конструкций не должна превышать 12 %.
Деревожелезобетонные пролетные строения
Пролетные строения из клееной древесины с балочной системой вошли в практику строительства мостов в начале 40-х гг. прошлого века. Легкость конструкции, неимение сложных узлов и соединений
164
Направление 3. Инновационное развитие архитектурно строительного комплекса
установили их внедрение в мостостроение. Имеются несколько конструктивных решений таких пролётных строений. Они различаются типами плит проезжей части.
Широко распространенная дощато-гвоздевая плита вскоре утрачивает первоначальную сплоченность дощатого набора ввиду расшатывания гвоздей при воздействии подвижных нагрузок.
Клееная деревоплита по сравнению с дощато-гвоздевым настилом служит дольше, но через некоторое время также из-за расшатывания швов теряет плотность дощатого набора. Эксплуатация плит обжатых поперек досок значительно выше, но тоже имеет ряд особенностей и сложностей.
Железобетонная плита не только защищает балки от гниения, но и гораздо лучше деревянных распределяет временную нагрузку.
СибАДИР сунок 1 – Поперечное сечение деревожелезобетонного пролетного строения.
Эффективность использования железо етонной плиты увеличивается, если объединить ее с деревоклееными балками различного вида связями. По данным работы [3], высота клееных балок уменьшается в 1,5 раза, а скалывающие напряжения – в 2 раза в случае работы объединенного комбинированного сечения.
Основным недостатком железо етонной плиты является ее большой собственный вес, который значительно ощутим при увеличении длины пролетного строения.
Обеспечение совместной работы железобетонной плиты и клееных балок
Для того чтобы обеспечить совместную работу деревянных балок и железобетонной плиты, на балках устанавливаются стальные нагели, которые воспринимают сдвигающие усилия.
При этом, использование нагелей помогают [1]:
- объединить ветви балок, которые будут удовлетворять требованиям 1-й и 2-й группе предельных состояний при расчете;
- регулировать составность сечения балки в зависимости от требований расчета, особенностей конструкции и условий работы
- объединять клееные балки с железобетонной плитой различными вариантами, которые отличаются простотой в технологии рациональностью распределения нагрузки поперек пролетного сечения
На рисунке 3 приведены варианты объединения деревянной клееной балки и железобетонной плиты.
165
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ
Сборник материалов III Международнойнаучно практической конференции
СибАДИРисунок 3 – Варианты объединения клееных балок с железобетонной плитой: 1-деревоклееное ребро; 2-железобетонная плита; 3-стальные нагели;
4-арматурная основа; 5-стерженьковые упоры; 6-одиночные наклонные анкера; 7-петлевые анкера
История развития конструкции деревянных мостов
Первые мосты в мире были выполнены из дерева. И до некоторых времен деревянные мосты совершенствовались были широко распространены. В том числе были и клееные балки объединенные в совместную работу с железобетонной плитой.
Позже произошел провал в развитии этого направления. Возникает вопрос: в чем причина?
Мне кажется, что эта проблема связана с бывшей политикой России, в тот момент государство не имело возможности решать многие проблемы на мировом уровне.
Основными причинами, из-за которых отечественное мостостроение клееных деревянных балок объединенных железобетонной плитой остановилось, были:
-во время Великой Отечественной войны и после неё уровень развития деревянного мостостроения был на высоте, но быстро стали не востребованы из-за появления конкурентоспособных пролетных строений из железобетона и стали
-мосты из дерева считались временными мостами, которые позже заменялись капитальными из железобетона и стали
-нормативные документы [2,4] разрешали строительство деревянных мостов только на IV технической категории дорог и ниже
-соотношение цены и качества клееной древесины в отечественном мостостроении сильно уступала железобетону
Несмотря на все эти причины, в зарубежном мостостроении построено множество мостов из клееной древесины, объединенной с железобетоном. Особенно широкое распространение данная конструкция получила в США и Канаде. Потребность продолжения научных исследований
166
Направление 3. Инновационное развитие архитектурно строительного комплекса
существует, ведь дерево – это единственный строительный материал, который самовосстанавливается в природе [5]
Проектным институтом Гипроавтотранс были подготовлены типовые проекты клееных деревянных балок длиной 12,15,18 м со сборной и монолитной плитой проезжей части. Мосты рассчитаны под нагрузки Н-30 и НК-80 при габаритах Г-7,-8,-9,-10,5 с тротуарами шириной 1,0 и 1,5 м. рисунок 1[1]
СибАДИРисунок 2 – Конструкция пролетного строения с балками из клееной древесины по типовому проекту 810-Р Ленинградского филиала Гипроавтотранса.
А в период с 1969 по 1975 гг. дорожно-строительными организациями Дальнего Востока по проектам Хабаровского политехнического института были построены и сданы в эксплуатацию семь мостов с пролетными строениями из клееной древесины, объединенных с железобетонной плитой проезжей части для совместной ра оты, под нагрузкой Н-30 и НК-80. Плиты выполнялись из тяжелого бетона или керамзитобетона. Длина пролетных строений 12 м.[1] К сожалению, нагрузка на которую были рассчитаны приведенные выше пролетные строения не соответствует современным требованиям, что затрудняет применение данных проектов в современном мостостроении.
В 90-е годы возобновился интерес к клееным деревянным конструкциям. Очень большое внимание этому вопросу уделяет В.П. Стуков [1]. И в ходе исследования моста через реку Лявлю на автодороге Архангельск-М. Карелы-Пинега, его команда разработала проект реконструкции этого моста. Этот мост имеет 3 пролетных строения длиной по 18 м. В котором, клееная деревоплита была заменена железобетонной Тем самым существенно увеличилась жесткость поперечной конструкции пролетного строения. Контрольные наблюдения за состоянием деревожелезобтонных пролетных строений, в частности клееной древесины в последующие десять лет, продемонстрировали удовлетворительное состояние конструкции, способное к нормальной работе.
Мост через реку Лявлю стал одним из мест, на котором побывали участники научно-практического совещания мостовиков России, проводимого в г. Архангельске в 2000г. Представленный объект произвел положительные впечатления у посетителей совещания. Они оценили качество выполненной реконструкции моста его эксплуатирующие возможности на тот момент.
167
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ И ПРИКЛАДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ
Сборник материалов III Международнойнаучно практической конференции
СибАДИР сунок 4 – Автодорожный мост через р. Лявлю на автодороге Архангельск-М. Карелы-Пинега
Заключен е
Деревянные мосты с клееными пролетными строениями, по моему мнению, имеют место в современном строительстве, но из за широкого распространения и отлаженных технологий изготовления и строительства железо етонных и металлических мостов в последнее время деревянные мосты строятся крайне редко.
Для развития интереса к деревожелезо етонным пролетным строениям необходимо:
1. Развитие научно-технической азы институтов занимающихся созданием конструкций из клееной древесины;
2. Стимулирование исследований в области строительства деревянных мостов.
3. Изучение иностранного опыта в данной сфере строительства и создание современных типовых проектов и норм проектирования;
4. Повышение качества обработки древесины, усовершенствование клеевых составов и антисептических покрытий;
5. Создание заводов, способных изготавливать клееные деревянные балки качественно и в большом объеме.
Библиографический список
1. Стуков, В.П. Деревожелезобетонные балочные мосты на автомобильных дорогах : моногр. / В.П. Стучков // Арханг. Гос. техн. ун-т; ф-л «Севмаштуз». – С.-Петербург. гос. морск. техн. ун - та в г. Северодвинске.Архангельск, 2009, 51-56 с, 62 с, 436-440 с.
2. СП 35.13330. Мосты и трубы. (Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*) М 2011, п.10.
3. Кулиш, В. . Клееные деревянные мосты с железобетонной плитой / В.И. Кулиш. – М.: Транспорт, 1979. – 160 с. 4. СНиП 2.03.05-84. Мосты и трубы / Минтрансстрой России. – М.:ГЛЦПП, 1996. – 214 с.
5. Гибшман, Е.Е. Проектирование деревянных мостов / Е.Е. Гибшман. – М.: Транспорт, 1976. – 270 с.
Научный руководитель – Уткин В.А., доктор технических наук, доцент, профессор кафедры «Мосты и тоннели»
168