Строительство Москвы. 1932

НОВЫЙ СПОСОБ РАСЧЕТА ЖЕЛЕЗО-БЕТОННЫХ КОНСТ Р УКЦИЙ Инж. М. Я. ШТАЕРМАН Тридцать лет прошло с тех пор, как были составле ны іірименяемые ныне формулы для расчета железо-бе тбнных сёченнй. И так к ним привыкли, что уже Пере стали думать о них, перестали вспоминать об их воз никновений. И лишь отдельные пытливые умы время от времейи указывали на минусы в расчетах, на несоответствие практики и теории. Бетон, как известно, хорошо сопротивляется сжима ющим силам и хуже растягивающим. Поэтому в зоне, где имеются напряжения на сжатие, мы применяем бе тон, а в зоне, где имеются растягивающие усилия, — железо. Оба материала работают таким образом вместе. Чтобы учесть их совместную работу, ввели в расчет величину—отношение модулей упругости железа и бе тона (П). Отношение модулей упругости железа и бето на—величина переменная, зависит от состава бетона, от величины напряжений в материале и т. д., так что цифра ГІ, разная для сжатой и растянутой зоны и нельзя класть эту величину во главу угла расчета железо-бетона, но тем не менее и на сегодня мы применяем эти формулы. Уже одно то, что в разных странах цифры эти разные (Германия —15, Швейцария —10 и т. д.), говорит за то, что нужно как-то по иному подойти к этому вопросу. Идут бесконечные споры о геличине П и так фетиши зировали это П, что не могут догадаться просто от него отказаться и совсем не вводить в расчет. А отказ от П даст много преимуществ. Основное из них—возможность быть более гибким в выборе кон струкции. По существующему методу, при постоянном П и декретированных напряжениях в материалах мы получаем одно единственное решение, не всегда самое выгодное. Конструируем ли мы для Новороссийска, где цемент под боком, гравий и весок здесь же на берегу моря, или для Москвы, где бетон намного дороже, чем в Но вороссийске, конструкция не меняется. А ведь ясно и без математических доказательств, что в Новороссийске выгодно будет дать несколько больше дешевого бетона и сэкономить на дефицитном железе. Отказавшись от П, мы в состоянии выбрать более экономную кон струкцию. Второй основной момент расчета железо-бетонной конструкции заключается в том, что совершенно прене брегают бетоном в растянутой зоне и все усилия пере дают на железо, как если бы в растянутой зоне и вовсе не было бетона. Бетон на растяжение действительно работает хуже, чем на сжатие, но это еще не может служить основанием к полному пренебрежению его воз можностью, хотя бы некоторую долю усилий принять на себя и частично разгрузить железо, что поведет к экономии в металле. Если еще можно спорить о трещинах в бетоне в растянутой зоне высоких балок (трещины эти весьма редки), то говорить о трещинах в бетоне плит вряд ли приходится. Но даже при очень большом напряжении в железе, которое мы имеем только при испытаниях конструкции на разрушение (больше 2000 кг/см 2 ), когда бетон в растянутой зоне действительно частично трес нул, он все же продолжает помогать железу нести на грузку, разгружает его. Бетон участвует в растяжении и надо это учесть. Надо за его счет уменьшить количество железа. Как это сделать, покажем дальше. Основное требование, которое ставится всякой кон струкции, это — одинаковый запас прочности во всех ее частях. Цепь рвется на слабом звене и весь излишний материал, потраченный на более тяжелые звенья, истра чен напрасно. В железо-бетоне это правило совсем не соблюдается. Отказываясь от введения в расчет отношения моду лей упругости, мы не закрываем глаза на то, что в ко нечном счете это отношение как-то скажется, но не в виде определенной, заранее выбранной величины, не соответствующей фактическому положению вещей, а

§ Т Ы С Я Ч И Т О Н Н Э К О Н О М Н О металла может дать пе ресмотр устаревших рас четных формул

окажется тем естественным отношением, которое уста новится по ходу работ самой конструкции. Было бы правильно поставить раньше ряд опытов и на основании их результатов окончательно проработать формулы. Но опыты эти, сколь они ни Важны И плодотворны не будут, не могут быть закончены раньше Года-двух. А теперь ведь каждая тонНа железа на учете. До сих пор цементные заводы имели определенные задания по качеств^ цемента. Так как растяжегіием Hoß мы пренебрегают, заострялось внимание главным обра зом на сопротивлении сжатию. Заводы не принимали мер к улучшению этого качества и не интересовались бопротивлением на растяжение. И тем не менее при со ответствующем способе производства расот (для труб центробежный способ) и при этом цементе можно дол биться хороших результатов. Если мы в дальнейшем обратим внимание и на сопротивление бетона растяже нию, то несомненно сумеем добиться его улучшения и по этой линии. Какими цифрами мы можем оперировать на сегод няшний день? На испытания, на непосредственный раз рыв бетонных образцов полагаться не приходится. Из мерением и просчетом установлено, что при изгибе бе тон разрывается при напряжении около 30 кг/см 3 . В нор мах разных стран предписано для ряда специфических сооружений проверять бетон на растяжение. Допускае мое напряжение колеблется в пределах от 24 до 30 кг/см 2 . Мы остановились на первое время для плит, связан ных с железо-бетонными балками, на предельном напря жении на растяжение в 25 кг/см 2 и для железо-бетон ных плит, не связанных-^ железо-бетонными балками, и для прямоугольных балок на 20 кг/см 2 . По соображениям, которые еще надлежит проверить опытом, возможно появление первых трещин в растя нутом бетоне не при 2400 кг/см 2 напряжения в железе, а при меньших усилиях. Мы это напряжение оцениваем примерно в 2 000 кг/см 2 . Если это предположение опра вдается, мы впредь до улучшения качества бетона на растяжение мцжем брать сорт железа для арматуры по хуже, т. е. с пределом упругости не 2 400, а только 2 000 кг/м 2 . Такое железо нам легче будет достать, и оно должно дешевле стоить. По мере улучшения каче ства цемента в области растяжения будет улучшаться и бетон в растянутой зоне и можно будет перейти, если экономически будет целесообразно, к лучшим мар кам металла. Предлагаемый метод определения размеров сечения железо-бетонных конструкций базируется на: 1. Отказе от применения в основном расчете отно шения модулей упругости железа и бетона — П. 2. В зависимости от качества применяемых нами ма териалов, мы устанавливаем те напряжения в них, при которых они разрушаются. Эти напряжения мы и вво дим в расчет, 3. Мы задаемся процентом армирования. Процент этот зависит главным образом от экономических факто ров. Естественно, чем он больше, тем меньше высота плиты и наоборот. 4. Мы определяем момент разрушения и в связи с требуемым запасом прочности допускаем соответствую щую нагрузку или соответствующий изгибающий мо мент. 5. Как правило, мы стремимся к получению одина кового запаса прочности во всех частях сечения. 6. Растяжение в бетоне мы учитываем. 7. В частном случае, когда это растяжение равно нулю, мы получаем в ряде других возможных решений и ныне принятое, т. е. существующий ныне способ рас чета есть частный случай нашего общего решения. Диаграмму напряжений в сжатой зоне мы оставляем общепринятую, т. е. по треугольнику. Что касается ра стянутой зоны, то по аналогии мы и здесь останови лись на треугольнике. Как там, так и здесь треуголь-

32