Text
Н. М. ЕГОРОВ, А. А. МИЛЬТО, В. И. МИРОНОВ,
В. Б. ПРОТОПОПОВ, И. И. РЫБАЛОВ
СПРАВОЧНИК
ПО ЖЕЛЕЗОБЕТОННОМУ СУДОСТРОЕНИЮ
(Суда внутреннего плавания)
ИЗДАТЕЛЬСТВО „СУДОСТРОЕНИЕ11
ЛЕНИНГРАД
1860
—“гохГпУ &Jilri .,.
НАУЧНО ТЕХ
ки&лиотбка_ь£2Е__
4/-3Z
и
УДК 629.122.011.25(083)
G1AM
С
В книге приводятся основные сведения об оте-
чественных железобетонных судах внутреннего пла-
вания, их технико-экономических показателях, ма-
териале, конструкции, прочности, технологии по-
стройки и ремонта.
Все приведенные сведения соответствуют Пра-
вилам Речного Регистра РСФСР, а также другим
документам, действующим в железобетонном судо-
строении. Учтены результаты последних исследова-
ний и достижений в данной области.
Книга предназначена для инженерно-техниче-
ских работников, занимающихся проектированием,
строительством и эксплуатацией железобетонных
судов, а также для студентов кораблестроительных
факультетов институтов.
Стр. 356, табл. 55, рис. 142, библиография
31 назв.
3-18-5
19-69
Предисловие
Применение железобетона для постройки стояночных судов
внутреннего плавания получило широкое распространение в на-
шей стране. Ежегодно количество таких судов увеличивается.
Использование железобетона в качестве материала корпуса
и надстроек позволяет значительно сократить расход стали и
затраты на ремонт, при этом срок эксплуатации судов увеличи-
вается. Больший вес железобетонных корпусов обычно не приводит
к ухудшению эксплуатационных качеств стояночных судов.
Железобетон для таких судов является не простым заменителем
стали или дерева, а технически и экономически более совершен-
ным материалом по сравнению с ними. Многолетняя практика
эксплуатации стояночных железобетонных судов полностью под-
твердила это. Существуют предпосылки к дальнейшему расши-
рению железобетонного судостроения.
Накоплен большой опыт в области проектирования, строи-
тельства и эксплуатации железобетонных судов внутреннего
плавания различных типов. Получили применение новые матер налы:
керамзитобетон, предварительно напряженный железобетон, армо-
цемент. Монолитный способ постройки заменен прогрессивным
секционным и секционно-монолитным, резко снизились трудо-
емкость и сроки постройки судов.
Проведенные исследования позволили создать более эконо-
мичные и удобные в изготовлении судовые конструкции, усовер-
шенствовать методику расчета их прочности, применить более
совершенные технологические процессы.
За последние годы выпущен ряд руководящих технических
материалов по различным вопросам железобетонного судостроения,
а также новые Правила постройки железобетонных судов внут-
реннего плавания Речного Регистра РСФСР, издания 1966 г.
В предлагаемом «Справочнике» сделана попытка обобщить
и систематизировать основные сведения по железобетонному
судостроению применительно к судам внутреннего плавания.
«Справочник», подготовленный под общим руководством
Н. М. Егорова, состоит из пяти разделов.
Раздел А. Общие сведения о железобетонных судах внутрен-
него плавания написан Н. М. Егоровым (гл. I), В. И. Мироновым
(гл. II).
Раздел Б. Материалы для постройки железобетонных судов —
И. И. Рыбаловым с участием Н. М. Егорова (§ 17, 18).
Раздел В. Конструкция железобетонных судов — Н. М. Егоро-
вым.
Раздел Г. Расчет прочности железобетонных судов — В. Б. Про-
топоповым.
Раздел Д. Технология постройки и ремонта железобетонных
судов — А. А. Мильто с участием В. И. Миронова (гл. XIX).
Замечания по книге просим направлять по адресу: Ленин-
град, Д-65, ул. Гоголя, д. 8.
РАЗДЕЛ А
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
СУДАХ ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ
Глава 1
Основные положения
§ 1. ОСОБЕННОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СУДОВ
Железобетонное судостроение получило развитие в нашей
стране после Октябрьской революции1. Первые серийные железо-
бетонные суда внутреннего плавания строились в тридцатых
годах на бывшей Рыбинской верфи. Более широкое строительство
началось с 1946—1948 г., когда Городецкая, Костромская, Со-
кольская, Свирская, Шатилковская и Батуринская речные верфи
стали специализироваться на железобетонном судостроении. В на-
стоящее время в эксплуатации находится около 1000 различных
железобетонных судов внутреннего плавания и количество их
ежегодно увеличивается.
Наибольшего развития речное железобетонное судостроение
достигло в шестидесятые годы после внедрения более совершен-
ных способов постройки — секционно-монолитного и секционного.
В это же время в железобетонном судостроении нашли приме-
нение новые прогрессивные материалы, более технологичные
и экономичные конструкции, завершилась разработка многих
руководящих технических документов, в том числе и новых Правил
постройки железобетонных судов внутреннего плавания Реч-
ного Регистра РСФСР. Созданное Городецкое центральное техно-
логическое конструкторское бюро по железобетонному судострое-
нию во многом способствовало расширению строительства железо-
бетонных судов, улучшению их экономических показателей.
За рубежом железобетонные суда внутреннего плавания
строились, в основном, в годы первой и второй мировых войн:
1 Об истории развития железобетонного судостроения см. И. Н. Сивер-
Ч е в. Железобетонное судостроение, «речной транспорт», 1959.
5
преимущественно это были небольшие сухогрузные баржи, опыт
строительства и эксплуатации которых мало известен.
Развитие железобетонного судостроения обусловлено следую-
щими преимуществами железобетонных судов по сравнению
с металлическими.
1. Экономия металла за счет использования бетона и более
рационального размещения стали в конструкции: на постройку
корпуса железобетонного судна требуется в 1,5—3 раза меньше
металла, чем для аналогичного стального судна. Кроме того,
для поддержания железобетонного корпуса в исправном техни-
ческом состоянии во время эксплуатации на его ремонт требуется
значительно меньше металла, чем для стального. В результате
общий расход стали при использовании железобетона умень-
шается примерно в 2—4 раза. Для железобетонных судов тре-
буется менее дорогая сталь по сравнению с дефицитной листовой
и профильной, используемой в металлическом судостроейии.
2. Меньшие расходы по содержанию корпуса (в 6—10 раз).
Судостроительный бетон с течением времени не разрушается,
как сталь, под действием коррозии, не снижает прочностных
и иных качеств. Благодаря этому железобетонные суда не тре-
буют периодических ремонтов, докования или подъема на слип
с целью обновления окраски, что обязательно для металлических
судов.
3. Большая долговечность корпуса (в 1,5—2 раза). Вслед-
ствие указанных выше особенностей железобетонные суда при
нормальной эксплуатации могут служить продолжительное время:
для них более опасным является, по-видимому, моральный, а не
физический износ. Условно срок службы железобетонных судов
считается равным 70 годам, т. е. в 1,5—2 раза больше, чем сталь-
ных. Такой большой срок службы железобетонных судов умень-
шает размеры амортизационных отчислений, что способствует
снижению расходов по содержанию судов.
4. Простота ремонта повреждений. Ремонт повреждений кор-
пуса железобетонного судна осуществляется в большинстве
случаев силами команды, обычно без вывода судна из эксплуа-
тации, что не всегда возможно при ремонте металлического
судна.
5. Относительная простота, а в ряде случаев и большая деше-
визна постройки при меньших капитальных вложениях на орга-
низацию производства. Особенно существенно это сказывается
при серийном строительстве судов с небольшим механическим
насыщением.
6. Более высокая пожаростойкость и, в ряде случаев, лучшая,
чем у стальных судов, сопротивляемость вредному воздействию
некоторых химических материалов.
В то же время железобетонные суда по сравнению с металличес-
кими имеют следующие недостатки.
6
1 Больший вес корпуса судна (в 1,5—2,5 раза), в результате
чего железобетонные суда имеют большую осадку или (при оди-
наковой осадке) большие главные размерения.
2 Пониженная сопротивляемость тонкостенных железобетон-
ных конструкций динамическим, особенно сосредоточенным на-
грузкам. Это имеет существенное значение для обшивки бортов
и транцев, а также днища и грузовых настилов, подвергающихся
при эксплуатации воздействию ударов (удары о выступающие
части при швартовке, ледовые нагрузки, посадка на мель, удары
грейфером при погрузке —разгрузке и пр.). Указанные нагрузки
могут вызывать образование трещин, местные разрушения и сквоз-
ные пробоины, нарушающие водонепроницаемость, а иногда
и прочность корпуса.
Обеспечение достаточной надежности судна в данном случае
связано с утяжелением и усложнением конструкции корпуса,
а также с необходимостью применения дополнительных защитных
устройств.
3. Плохая приспособленность корпуса к модернизации или
к усилению и изменению отдельных его элементов. Это обуслов-
лено отсутствием простых и надежных способов присоединения
к железобетону (специально не приспособленному для этого)
новых конструкций.
4. Более высокие требования к обеспечению непотопляемости
в связи с тем, что прочность наружной обшивки ниже, чем у сталь-
ных корпусов. Соблюдение общепринятых требований непотопляе-
мости судов приводит в ряде случаев к необходимости увеличе-
ния количества водонепроницаемых переборок, что ухудшает
использование внутренних помещений корпуса.
5. Большая зависимость постройки судна от климатических
условий. При отрицательной температуре существенно ослож-
няется, а иногда оказывается вообще невозможным выполнение
бетонных работ — основных при строительстве железобетонного
судна.
Приведенные особенности железобетонных судов являются
определяющими при решении вопроса о рациональности примене-
ния железобетона в качестве судостроительного материала.
Для постройки судов преимущественно используют обычный
железобетон, состоящий из тяжелого бетона (на естественных
заполнителях) и арматуры из стали низкой или средней прочно-
сти, в результате чего железобетонные суда становятся тяжелыми
и металлоемкими. Применение легкого бетона на искусственных
заполнителях позволяет снизить вес корпуса на 15—20%, а ис-
пользование высокопрочной арматуры в сочетании с предвари-
тельным напряжением бетона — сократить расход стали на 30—
50% и бетона на 10—20% по сравнению с расходом этих же ма-
териалов при постройке судов из обычного железобетона. При
предварительном напряжении бетона повышается ударная проч-
7
ность обшивки. Хотя применение легкого бетона и особенно пред-
варительно напряженного железобетона немного усложняет по-
стройку судов и повышает стоимость постройки, тем не менее
их использование для судов внутреннего плавания считают
перспективным. Для постройки небольших судов рационально
использовать разновидность железобетона — армоцемент, при этом
вес и металлоемкость корпуса снижается на 20—35%, а стоимость
постройки немного увеличивается.
В настоящее время на железобетонных судах внутреннего
плавания стали использовать железобетон и для изготовления
надстроек. Такие надстройки могут быть одно- и двухъярусными.
В отличие от деревянных для железобетонных надстроек хара-
ктерны большой срок службы и высокая пожаростойкость, мень-
шие расходы по содержанию, высокая технологичность, меньшая
стоимость постройки и материалов.
Основные недостатки железобетонных надстроек — большой
вес и дополнительный расход металла.
Применение железобетона дает возможность создать над-
стройки более совершенного архитектурного вида, имеющих
высокую долговечность. Кроме того, при постройке на верфи ис-
пользуют родственные материалы, одно и то же оборудование
для изготовления корпуса и надстроек. На тех судах, где над-
стройки делают' из железобетона, вызванное ими утяжеление
обычно приводит к незначительному увеличению осадки (3—Qcm).
§ 2. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
В РЕЧНОМ СУДОСТРОЕНИИ
Железобетон целесообразно использовать в судостроении для
постройки судов, увеличение собственного веса которых не при-
водит к существенному ухудшению их эксплуатационных качеств.
К ним относятся.различные типы стояночных судов с ограничен-
ным передвижением (на зимний отстой и обратно). В большинстве
случаев основной характеристикой таких судов является не грузо-
подъемность, а площадь палубы, размеры и кубатура надстройки
и трюмов, длина причального борта и пр. При этом незначительное
увеличение осадки судна или длины и ширины, вызванное утя-
желением корпуса, не приводит к существенным отрицательным
последствиям и вполне компенсируется отмеченными ранее пре-
имуществами железобетона как судостроительного материала.
В составе речного флота количество стояночных судов зна-
чительно. Наиболее целесообразны для постройки из железо-
бетона следующие типы стояночных судов внутреннего плавания:
а) дебаркадеры пассажирские, грузовые, служебные, специаль-
ные и прочие всех размерений;
8
б) понтоны причальные, береговые, рейдовые, путейские, раз-
ных типов и размерений;
в) плавучие склады, базы, рестораны, магазины;
г) плавучие перегружатели различных грузов (нефти, цемента,
стройматериалов, зерна, угля и. пр.);
д) брандвахты различных типов, плавучие общежития, дома
отдыха и пр.;
е) плавучие мастерские, плавучие доки, кессоны;
ж) плавучие спортивные, лодочные, спасательные станции;
з) бункеровочные станции и плавучие топливные склады;
и) плавучие электростанции, станции для перекачки и подъема
воды, компрессорные станции, санитарные и пр.;
к) суда для добычи и обработки песка и гравия;
л) суда для обеспечения строительных работ (плавучие бетон-
ные, арматурные, ремонтные заводы, суда для размещения жи-
лых, а также служебных санитарных, бытовых помещений и пр.).
Большинство указанных типов судов (а—ж) построено из
железобетона, в ряде случаев крупными сериями и успешно
эксплуатируется. Новые типы судов из железобетона находятся
на опытной проверке, постройке или проектируются.
Многочисленная и долголетняя практика эксплуатации стоя-
ночных железобетонных судов показала их высокие качества.
Возраст наиболее старых волжских железобетонных дебарка-
деров длиной 65—85 м достигает 35—40 лет. Все это время они
непрерывно эксплуатируются, обеспечивая швартовку судов
(до 30 швартовок в день), водоизмещение которых иногда состав-
ляет более 2000 т, а длина более 100 м. Большинство указанных
дебаркадеров находится в хорошем техническом состоянии1, их
корпуса неводотечны, не подлежали ремонту, связанному с устра-
нением износа, ни разу не доковались и ни разу не красились.
Обычно их ремонт сводился к смене сгнивших деревянных при-
вальных брусьев и заделке местных повреждений обшивки.
Характерно, что деревянные надстройки этих судов полностью
заменялись, причем на некоторых судах — дважды. В отдель-
ных случаях пожары полностью уничтожали деревянные над-
стройки, однако железобетонные корпуса при этом не получали
повреждений и на них возводили новые надстройки.
Практика эксплуатации стояночных железобетонных судов
показала, что их корпуса способны переносить значительные
перегрузки, вызванные авариями, морскими перегонами, непра-
вильным нагружением: возникающие повреждения обычно яв-
ляются локальными и легко устраняются. Железобетонные кор-
пуса хорошо воспринимают вибрационные нагрузки от работы
установленных на них механизмов и имеют высокую жесткость.
1 Известно всего два случая преждевременного выхода из строя железобе-
тонных дебаркадеров ранней постройки вследствие разрушения их корпуса,
вызванного применением некачественного материала при постройке.
9
В то же время практика эксплуатации показала, что некоторые
стояночные железобетонные суда не обладают достаточной на-
дежностью и долговечностью. Это прежде всего относится к кор-
пусам плавучих железобетонных кранов грузоподъемностью 1,5 т
постройки 1946—1955 гг.
В отличие от основной массы стояночных судов плавучие краны
эксплуатируются в более тяжелых условиях: они часто передви-
гаются и ставятся на участках с ограниченными глубинами; их
корпус подвергается постоянным динамическим нагрузкам от
работы крана, ударов о соседние суда, дно и стенки набережных,
а также от сбрасывания на палубу тяжелых захватных приспо-
соблений. Все это не было учтено при проектировании первых
железобетонных плавучих кранов (корпус не имел достаточного
количества водонепроницаемых переборок, прочность обшивки
бортов и скулы была недостаточной, использованный бетон —
низкой марки), в результате чего корпуса нередко получали про-
боины в районе бортов и скулы, теряли плавучесть и раньше
времени выходили из строя.
У вновь созданного железобетонного корпуса плавучего крана
грузоподъемностью 5 т указанные конструктивные недостатки
понтона устранены и его надежность намного повысилась. В на-
стоящее время . такой кран находится в опытной эксплуата-
ции.
Низкие эксплуатационные качества характерны для неудачно
выполненных стояночных железобетонных судов, имеющих малую
местную прочность обшивки, слабую защиту бортов и транцев,
недостаточно надежное крепление к корпусу устройств и механиз-
мов (например, брандвахты проекта № 70).
Надежность и долговечность железобетонных судов в большой
степени определяется качеством их постройки и прежде всего
качеством бетона. Известны многочисленные случаи, когда суда,
выполненные по одному и тому же проекту, находятся в различ-
ном техническом состоянии только из-за неодинаковых условий *
постройки.
При использовании железобетона для постройки стояночных
железобетонных судов необходимо учитывать следующее.
1. Наиболее эффективно железобетон применять для крупных
судов с небольшим механическим насыщением, так как постройка
их проще и дешевле. Суда с большим механическим насыщением
и оборудованием, стоимость и металлоемкость корпуса которых
в общем балансе строительной стоимости судна невелики, строить
из железобетона менее рационально.
2. Эффективность использования железобетона намного повы-
шается при серийной постройке судов одного типа, а также при
использовании унифицированных корпусных конструкций для
постройки судов различных типов. Для постройки единичных су-
дов, особенно небольших размеров, необходимо изготовить боль-
10
шое количество специальной оснастки, в результате чего эффек-
тивность применения железобетона снижается.
3. Железобетонные суда, подвергающиеся при эксплуатации
интенсивным сосредоточенным и динамическим нагрузкам, дей-
ствующим на незащищенные элементы корпуса, оказываются
менее надежными по сравнению с такими же судами, выполнен-
ными из стали. В связи с этим к использованию железобетона
для постройки судов, работающих в тяжелых ледовых условиях,
а также тех, палуба или грузовой настил которых подвергаются
ударам грейферов, сильному механическому износу, следует
относиться осмотрительно.
В нашей стране при постройке транспортных судов внутрен-
него плавания железобетон используют ограниченно. Это в ос-
новном баржи грузоподъемностью 500 т, железнодорожный паром
грузоподъемностью 490 т, наливная баржа грузоподъемностью
1000 т, баржа-площадка грузоподъемностью 600 т и пр., часть
из них — экспериментальные суда.
Большой собственный вес и недостаточная ударная прочность
корпусов транспортных железобетонных судов приводит к тому,
что их эксплуатационные качества и экономические показатели
оказываются обычно значительно ниже, чем у стальных судов,
и не компенсируются указанными выше положительными каче-
ствами железобетона. При этом особенно существенно ска-
зывается недостаточная сопротивляемость железобетонной об-
шивки и грузовых настилов динамическим нагрузкам, которым
транспортные суда подвергаются в большей степени, чем стояноч-
ные.
Применяемая на стояночных железобетонных судах защита
бортов от ударов в виде сильно развитых привальных брусьев
для транспортных судов оказывается менее эффективной и при-
водит к сильному увеличению сопротивления воды движению.
Утолщение элементов корпуса или устройство двойных бортов
и двойного дна в первом случае влечет за собой значительное
утяжеление корпуса, а во втором — чрезмерное усложнение
и удорожание постройки. Все построенные транспортные железо-
бетонные суда, в основном из-за недостаточной сопротивляемости
корпуса динамическим нагрузкам, не эксплуатируются по пря-
мому назначению и в большинстве случаев используются как
стояночные.
Выполненные исследования показали, что в случае обеспе-
чения одинаковой степени надежности - корпуса сухогрузные
железобетонные баржи грузоподъемностью 1500—2000 т и более
могут успешно конкурировать со стальными. Поскольку с ростом
грузоподъемности доля собственного веса судна в общем балансе
весовой нагрузки снижается, то и отрицательное утяжеление
корпуса, неизбежное при использовании железобетона, оказы-
вается менее значительным для крупных судов. Все отечественные
11
железобетонные сухогрузные баржи имели грузоподъемность
значительно меньше указанной, что заранее предопределяло их
худшие экономические показатели по сравнению со стальными
судами.
Использование железобетона для строительства транспортных
судов будет эффективно в том случае, если удастся значительно
повысить сопротивляемость ударам и снизить вес корпуса. Реше-
ние этих важных вопросов, требующих разработки, до известной
степени возможно за счет применения легкого предварительно
напряженного железобетона, армоцемента или композитных кон-
струкций на базе железобетон — сталь и пр. Использование обыч-
ного железобетона для строительства транспортных судов менее
целесообразно и может быть оправдано только исключительными
условиями (острый дефицит стали в условиях военного времени,
увеличение тоннажа транспортного флота за счет использования
мощностей железобетонного судостроения и пр.).
В дальнейшем железобетонные транспортные суда могут быть
использованы для- перевозки грузов с большим погрузочным
объемом, у которых определяющей является не грузоподъем-
ность, а кубатура трюмов или площадь палуб (баржи для пере-
возки леса, хлопка, контейнеров, скота; паромы разного назна-
чения). Железобетонные суда целесообразно строить для пере-
возки грузов, вызывающих разрушения стального корпуса
(некоторые химические грузы и удобрения).
В настоящее время специалисты не пришли к единому мнению
о необходимости постройки транспортных железобетонных судов
внутреннего плавания. Ответ на этот вопрос требует предвари-
тельного решения ряда сложных технических задач, разработке
которых пока не уделяется должного внимания.
Железобетон в виде армоцемента получает все более широкое
применение в мелком судостроении: постройка лодок, яхт, ка-
теров и пр. По сравнению с деревянными, металлическими и пла-
стмассовыми судами армоцементные суда при достаточно удов- .
летворительных эксплуатационных качествах значительно проще
в постройке и дешевле. Подробные сведения о судах этого типа
излагаются в специальной литературе1.
§ 3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РЕЧНЫХ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СУДОВ
Технико-экономические показатели основных железобетонных
судов и их корпусов, построенных преимущественно за послед-
ние 20 лет по проектам ЦКТБ МСП, относятся в основном к серий-
1 К- Л. Б и р ю к о в и ч и др. Мелкие суда из стеклоцемента и армоце-
мента. «Судостроение», 1965.
12
ним судам, выполненным из обычного тяжелого железобетона
и к некоторым единичным (опытным) судам. Подробные сведения
о всех этих судах приведены в гл. II.
Технико-экономические показатели подразделяются на сле-
дующие группы: а) весовые характеристики железобетонных
судов и корпусов; б) расход основных материалов на железобетон-
ный корпус; в) показатели трудоемкости и стоимости постройки
железобетонных судов.
Дополнительно сопоставляются основные технико-экономи-
ческие показатели железобетонных и стальных судов и корпу-
сов.
а) Весовые характеристики железобетонных судов и корпу-
сов даны для основных типов речных судов в табл. 1, откуда
следует, что модуль веса железобетонных судов на 1 м3 LBH
изменяется в пределах рс = 0,20н-0,47 и в большой степени за-
висит от типа судна и, в частности, от того, насколько сильно
развита надстройка и как велики его оборудование и насыщение.
С увеличением последних величина рс возрастает.
Модуль веса корпуса железобетонных судов на 1 мя изменяется
в пределах рк = 0,19ч-0,28. Обычно он уменьшается с увеличе-
нием размеров корпуса. При использовании легкого бетона рк
уменьшится на 15—20%.
Некоторое различие величины рк для одинаковых судов (напри-
мер, дебаркадеров) объясняется разными требованиями, предъяв-
ляемыми к ним, а также различными конструктивными и техноло-
гическими решениями, принятыми в проектах.
Отношение веса железобетонного корпуса к весу железобетон-
ного судна составляет 0,4—0,9 и зависит в основном от тех же
факторов, которые влияют на величину рс.
б) Расход основных материалов на железобетонный корпус
для различных речных судов приведен в табл. 2. На 1 м3 LBH
корпуса расход материалов составляет: бетона 0,07—0,10 м3,
арматуры 0,02—0,03 т, цемента 0,04—0,05 т. Вес арматуры
в 1 м3 бетона конструкции корпуса составляет 0,24—0,40 т.
в) Показатели трудоемкости и стоимости постройки железо-
бетонных судов даны в табл. 3 применительно к основным серий-
ным судам (по данным ЦНИИТС).
По данным ЦКТБ трудоемкость корпуса составляет 0,4—0,6
трудоемкости постройки судна, трудоемкость 1 м3 железо-
бетона в корпусе — 80—100 нормо-час.; стоимость 1 м3 железо-
бетона в корпусе — 130—200 руб.
Сопоставление основных технико-экономических показателей
железобетонных и стальных речных судов с одинаковыми корпу-
сами и надстройками и насыщением приведено в табл. 4 (по дан-
ным ЦКТБ). В данном случае сопоставляются железобетон-
ные суда из обычного тяжелого железобетона, стальные из Ст.З;
надстройки в обоих случаях деревянные.
13
Весовые характеристики
Таблица 1
Тип судна Номер проекта Размеры корпуса, м L X В X Я, м3 Вес, т Q (з кэ X S II о." s' я a. Примечания
L В н судна °C кор - пуса °к
Дебаркадер 628 * 65 14 3,2 2910 1090 747 0,69 0,370 0,256 Набор попе- речный
» 33 65 14 3,6 3260 944 616 0,65 0,288 0,189 Набор смешан- ный
)> 62 45 12 3 1620 525 331 0,63 0,324 0,204
» 47 Б 35 9,6 2,8 940 325 265 0,81 0,346 0,282
» 61 20 7 2 280 105 76 0,72 0,375 0,272
Понтон 123А 65 14 3,2 2910 623 570 0,92 0,214 0,196
» 133Б 45 12 2,8 1510 — 316 — —. 0,209
» Р24 42 8 2,8 950 285 231 0,81 0,300 0,243
» 146 20 8 2 320 100 82 0,82 0,313 0,261
Брандвахта 70Б 35 9,6 2,8 940 260 181 0,70 0,276 0,192
» 95 28 8,5 2,0 475 152 104 0,68 0,320 0,219
Плавбаза 112 45 12 2,8 1510 — 327 — — 0,217 Надстройка из железобетона
Продолжение табл. 1
Тип суди а Номер проекта Размеры корпуса, м L X В X Н, м3 Вес, т d <u О О 0 s и a. Примечания
L В Я судна Gc кор- пуса
Плавкран грузоподъ- емностью 5 т Р23 30 12 2,5 900 — 230 — — 0,225 Из легкого бе- тона
Плавмастерская 889 * 62 13 3,7 2980 1315 720 0,55 0,44 0,241 Надстройка стальная
Перегружатели: песка 81 26 8,2 2,6 555 260 133 0,51 0,467 0,240
цемента 1853 * 30 10 2,8 780 — 158 — — 0,203
нефти 83 16 9 2,5 360 140 76 0,54 0,389 0,210
Баржа грузоподъем- ностью 500 т — 41 9,5 4,3 1670 400 323 0,81 0,239 0,193
То же 600 т 103 55 10 2,5 1375 272 ** 228 0,84 0,197 0,165 Предваритель- но напряженный легкий бетон
* Проекты ЦТКБ МРФ. * * Фактический вес больше иа 60 т.
(-п СП <т> н
Д > > > С\ и м II 11 II II м S а
II Д II II II II “О Н
е*э )я to w о о ф
СП W о СП ел ел м *ч X
М Зя я
ер м » » » XT м S и S X
и Е ©
0)
X
ф
я
©
СП W W ю ю СП од W Ф ** Трудоемкс чел. «ча1 мические • судов (
"о S 9
ftJ ф
tr X
— Р
W
5 S
я 2
© х
о
л Р» 9
Ок □ Ф
• 0 Ж Л
оо СП СП СП я © □
о ЬЭ СП to о 1 1111 ’ О я W :ud об
1 1111 • з я х«
co О Оз О1 о л » 5
о о О О СП я
- * л
1 1
©
£ ©\
а я
о « , ь н ©
СП to СО ** в8 X S
СП 03 сл ел о 1 1111 »” Я р X У
-4 ОО СП С© •— Я я
о о СП СП СП о >§ д в" S' R
я = Л
® о &
я«
Се
*
Примечания. 1. Объемный вес железобетона принят 2,6 т/м3 (для легкого ^е^ер°б^°”цТа принят из расчета 0,5 m цемента на 1 м3 железобетона. о В1 Л И 1=1 £3 -Q Р "О *—1 л, ggS К и о g g-g g о S' .. 5 О J Ч » О p H Р о М v 3 оЗ “ Ч w О X Я <-< W (D bj "О Ч CD □“ w s “to о-» аз "о 5 ° я я Тип судна Таб Расход основных материалов на корпус
— 1 Т? 00 — -Ч СП о ** S W ю “ S g 1 £ S К>сл >D1 g bgcn DI Номер проекта
сл ОО о О О СП о О О О СП о о о о L X В X Н, м3
, . , . ю — — — to —to О ^э— -q ЬЭ *• *• 00 ОЭ 00 — ЬЭ 60 00 ЬЭ ОЭ о5 ;£«э чо>слр--®к>,-.®Г.4.4 -о ’о о ооо'оослооомслоо Объем бетона в кор- пусе Vg, л«а
g Йо? 8й£ = £сл &?Зч88?а о О О ОООСЯ»* слслооото Количество стали на корпус Qc. т
s 88 Количество цемен- та на корпус Рц, т
о оо оооооо о.о р р о р "to 03"to 00 03"оэ"to w"ts= ОЭ ЬО CO tO W g 88 SS8§?8^ 255^8^5 Количество стали на 1 м3 бетона, <7 = , т/м3 v6
о оо оооррррр°Р?РР Q о о о о о о*2© О о О — О о о S <4 <4 S 00 00 00 00 О <©-Ч-Ч О 00 "Ч ~Ч Сф С© СО СО — ►^ОСО^^О^'ЧСОСО Рб~ LBH ' т/Л1’
о оо ооооор рррррр 8 82 S88882 288888 о ООО £ о 8-t-СП-ч о^елмьэсо «с ря = ~ГйТГ' т/м а Ь/э/т
о О О ООООрРРРРм°РРР >*> О© о о о о о о "о о о о о о о S -Ч с© -ЧЮОЮОЭС©-Ч-ЧСП to >₽»> С© о Фц . 3 р = —, т/м* Ц LBH ’ ' с Л & КС
Сопоставление показателей железобетонных и стальных судов
Таблица 4
Показатели ! Единица нзме- рения Дебаркадеры Брандвахты Понтоны
L — 65 м L =45 м L. — 35 м L = 20 м L = 35 м L ~ 28 м L = 65 м
сталь железо- бетон Л Ч Я железо- бетон сталь железо- бетон сталь железо- бетон J3 ч я о железо- бетон сталь 1 железо- ’ бетон ! Л ч я железо- бетон
Вес судна т 531 944 307 525 208 325 55 105 134 260 81 152 250 623
Относительный вес % 100 178 100 171 100 160 100 190 100 190 100 188 100 250
Вес корпуса т 203 616 113 331 66 265 20 76 66 181 33 104 203 570
Относительный вес % 100 303 100 293 100 400 100 380 100 275 100 315 100 280
Расход стали на корпус т 203 75 из 36 66 25 19 7 66 24 33 12 203 71
Относительный расход % 100 37 100 31 100 38 100 37 100 36 100 36 100 35
Расход бетона на корпус м3 — 237 — 127 — 81 — 29 — 81 — 40 — 221
Продолжение табл.
2 S о X о С L = 65 м 1 НО1Эр “0ЕЭ1ГЭЖ Ю О Ю со о СЧ Ю О О 0 *
Ч1ГВ1Э О О ООО о О о ООО о 1 >—1 •—ч •—< •—< •—«
Брандвахты 1 а? 00 о» II -4 НО1Э9 -оеэхгэж О > о со 00 со . о О со ю «—<
Ч1ГВ1Э 100 100 100 100 100 100
L = 35 м 1 но1Э9 “0СЭ1ГЭЖ СО О о О CN о т— -rt* О О О
чггехэ 100 100 100 100 100 100 1
Дебаркадеры ! CN II' нол-эр -оеэ1гэж о LO сч о о «-Ч «ч** О СО Ю
g if в хо S § § § § §
а? ш со JI НО1Э9 -ОЕЭ1ГЭЖ со сч о о <£> —< «ч*< О СО Ю
qifBXO 100 100 100 100 100 100
Я? 1П II НОАЭр -оеэ1Г9ж О О О о сч о - о О СО О —>
qlfBio О О ООО о
<8 II *4 ноюр -ОЕЭ1ГЭЖ О -ф со 04 СО о «-« «ч** О 00 Ю
qifBio О о ООО о
KHHdd -аисн еЪиниИз % % 1 1 % % % %
Показатели А • со со со • ‘.и ь_. О , , О о г., щ г., о flj Си а» _ О * В к В >> к rf к>> й О Я Си о со со «’ л 5 яр 3« й>» Ига иЕ И о » S. ®Я *5в * £ « *£о * £о * 2о| S о S оЗс>^ 5 Ss S § и s § s£ S(2 Ч г-ч ’S’ Л у з so озэй Осэ с1 tj ® 3 2 о 25 g у « sBtf So go S^S 2 ?Q.»s £о« »s Es E 0 и E 0 >» . Л < 0 zt < 0 Лк Лк Л * Л х fe О >» си О >> о_ О о О о О у со Си н Си и* н г* та йй со о н У НО CJ у Си н си S
18
Если принять показатели стального судна за 100%, то соот-
ветствующие показатели железобетонного судна будут следую-
щими, %;
Вес:
судна ......................................... 170—250
корпуса ..................................... 280—380
Расход стали на корпус ........................ 30—40
Трудоемкость постройки:
судна ......................................... 110—125
корпуса ..................................... 140—160
Стоимость:
судна ......................................... 90 100
корпуса ................................. 80—90
Расходы: .
на амортизацию............................... 50—60
по текущему ремонту.......................... '—Ю
Указанные данные относятся к ценам на материалы, суще-
ствовавшим до 1968 г.'
В связи с последующим увеличением цен на сталь разница
в стоимости стального и железобетонного корпуса увеличится.
§ 4. ДОКУМЕНТЫ, РЕГЛАМЕНТИРУЮЩИЕ ПОСТРОЙКУ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СУДОВ ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ
Основным документом, регламентирующим постройку речных
железобетонных судов, являются Правила постройки железо-
бетонных судов внутреннего плавания. Речного Регистра РСФСР.
Указанные Правила включают перечень основных требований,
которым должны удовлетворять железобетонные суда, подле-
жащие надзору Речного Регистра.
В настоящее время действуют Правила Речного Регистра,
выпущенные в 1966 г. Они состоят из двух частей: часть I — Пра-
вила постройки и часть II — Нормы расчета прочности.
В первом разделе Правил «Общие положения» указывается,
что надводный борт, остойчивость, судовые устройства и системы,
главные и вспомогательные механизмы, электрооборудование
и снабжение железобетонных судов должны удовлетворять общим
требованиям Речного Регистра, т. е. требованиям, предъявляемым
к судам внутреннего плавания независимо от материала их
корпуса.
В отличие от стальных железобетонным судам необходимо
обеспечить непотопляемость при затоплении любого отсека или
одного из отсеков, примыкающих к борту или транцу.
По Правилам Речного Регистра отсеки железобетонного судна,
используемые для хранения нефтепродуктов, должны быть вы-
полнены из специального нефтенепроницаемого бетона или обо-
рудованы вставными металлическими цистернами.
2* 19
Все материалы, идущие на постройку железобетонных судов,
должны удовлетворять не только требованиям Правил, но также
отвечать требованиям соответствующих ГОСТ или Технических
условий (ТУ).
Постройку железобетонных судов необходимо производить
по согласованным с Речным Регистром техническим проектам.
Объем материалов проекта, представляемого на согласование,
определяется «Инструкцией по техническому наблюдению за
постройкой и капитальным ремонтом судов внутреннего плава-
ния» Речного Регистра РСФСР, изданной в 1966 г.
Речной Регистр допускает постройку железобетонных судов,
конструкция корпуса или материал которых отличаются от пред-
писываемых Правилами, в том случае, если подобные отклонения
вызваны внедрением прогрессивных элементов. Такие суда после
достаточной опытной проверки указанных элементов, выполнен-
ной по согласованной с Речным Регистром программе, могут
быть допущены к постройке и эксплуатации наравне с другими
судами, удовлетворяющими требованиям действующих Правил.
Второй раздел Правил «Материалы» содержит основные тре-
бования, предъявляемые к судостроительному бетону, его со-
ставляющим и материалу судостроительной арматуры.
Третий раздел Правил «Конструктивные требования» содержит
основные требования, предъявляемые к конструкции корпуса
железобетонного судна и основных его элементов и узлов.
Во второй части Правил «Нормы расчета прочности» приво-
дятся основные требования, предъявляемые к прочности корпуса
железобетонного судна, излагаемые в разделах: «Внешние нагрузки
и усилия», «Проверка прочности элементов корпуса», «Проверка
элементов корпуса на раскрытие трещин», «Расчетные характе-
ристики материалов».
В приложениях к Правилам содержится перечень действую-
щих инструкций и нормалей по железобетонному судостроению,
согласованных с Речным Регистром.
Действующие Правила Речного Регистра предназначены для
использования при постройке корпуса из обычного (не напряжен-
ного) железобетона. Вместе с тем они содержат некоторые
указания по применению предварительно напряженного железо-
бетона.
В качестве основного способа выбора размеров и конструкции
прочных связей корпуса железобетонного судна Правила Речного
Регистра предписывают расчетный метод проектирования, который
сам по себе никак не регламентируется. В отличие от предыдущих
действующие Правила Речного Регистра не регламентируют также
и вопросы технологии постройки железобетонных судов: частично
они рассматриваются в упомянутой выше «Инструкции по техни-
ческому наблюдению за постройкой и капитальным ремонтом
судов внутреннего плавания».
20
Более подробно вопросы технологии постройки железобетонных
судов внутреннего плавания излагаются во «Временной техноло-
гической инструкции на постройку корпусов железобетонных су-
дов сборным методом» ЦКТБ МРФ 1961 г.
При ремонте железобетонных судов [необходимо руковод-
ствоваться «Инструкцией по ремонту железобетонных судов»
ЦТКБ МРФ 1961 г.
Помимо указанных документов существует ряд других инструк-
ций как по материалам и технологии постройки, так и по конструи-
рованию и расчету прочности, рекомендации которых относятся
преимущественно к морским железобетонным судам.
В железобетонном судостроении разработаны отраслевые нор-
мали по следующим специфичным вопросам.
1. Обозначения условные для железобетонных корпусных
конструкций. ОН 9-351—62.
2. Арматура железобетонных судов. Технические условия.
ОН 9-280—61.
3. Детали закладные для железобетонного судостроения.
ОН 9-363—62.
4. Испытания на водонепроницаемость железобетонных судов
и плавсредств. Методы и нормы. ОН 9-284—61.
5. Бетон судостроительный тяжелый. Общие требования.
ОН 9-372—62.
6. Бетон судостроительный тяжелый. Материалы для приго-
товления бетона. ОН 9-373—62.
7. Бетон судостроительный тяжелый. Требования к бетонным
смесям. ОН 9-375—62.
8. Стаканы переборочные закладные. Типы, основные размеры
и технические условия. ОН 9-354—62.
9. Стаканы бортовые, закладные, стальные и чугунные. Типы,
основные размеры и технические условия. ОН 9-353—62.
10. Стаканы донные, закладные, стальные и чугунные. Типы,
основные размеры и технические условия. ОН 9-352—62.
Глава II
Данные об основных типах
железобетонных судов
Основные.сведения относятся к отечественным железобетонным
судам внутреннего плавания. Все суда для удобства описания в со-
ответствии с их назначением подразделяются на группы: 1) дебар-
кадеры и причальные понтоны; 2) брандвахты и общежития;
3) плавучие перегружатели и краны; 4) стояночные суда разного
назначения; 5) транспортные суда.
21
Основные, проекты были выполнены следующими организа-
циями: ЦКТБ — Центральное конструкторско-технологическое
бюро в Городце; ЦТКБ—Центральное технико-конструктор-
ское бюро Министерства речного флота РСФСР в Ленинграде;
ЦПКБ-2 — Центральное проектно-конструкторское бюро Мини-
стерства Морского флота в Москве.
§ 5. ДЕБАРКАДЕРЫ И ПОНТОНЫ
Железобетонные дебаркадеры (табл. 5) — наиболее распростра-
ненные железобетонные суда — предназначаются для швартовки
различных судов, посадки и высадки пассажиров, производства
грузовых операций пассажирского и грузо-пассажирского флота.
Все железобетонные‘дебаркадеры в зависимости от времени
постройки можно подразделить на две группы: ранней постройки —
1925—1935 гг., поздней постройки — 1948—1967 гг.
Суда ранней постройки по своим характеристикам существенно
отличаются от судов поздней постройки. В большинстве случаев
это суда с продольной системой набора, нередко с ассиметричными
обводами корпусов по отношению к диаметральной плоскости (ДП),
построенные монолитным способом на открытых стапелях. Кон-
струкция таких судов изменялась от постройки одного судна к по-
стройке другого и носила индивидуальный характер. Большинство
этих судов отличается сравнительно слабым армированием, высо-
кой маркой бетона (300—400), весьма качественной отделкой бе-
тонных поверхностей всего корпуса. Многие из них покрыты тор-
кретом.
Общий вид и конструкция корпуса дебаркадера длиной 65 м
ранней постройки показаны на рис. 1. С 1929 по 1934 г. дебаркаде-
ров такого типа разного назначения (пассажирские, грузо-пас-
сажирские, грузовые) было построено более 20 единиц.
На конструкцию судов; построенных после 1948 г., значитель-
ное влияние оказал способ их постройки. При этом для максималь-
ного приспособления дебаркадеров и понтонов к условиям эксплуа-
тации и типам швартующихся судов Министерством речного флота
была разработана сетка типовых стояночных судов (табл. 6).
Строительство железобетонных судов в послевоенный период ве-
лось крупными сериями несколькими верфями одновременно. До
1957 г. железобетонные суда строились монолитным, а после —
сборно-монолитным и сборным методами. Дебаркадеры монолит-
ной постройки имели в основном поперечную систему набора
корпуса, а сборной смешанную систему набора на больших
судах и безнаборйую конструкцию (с часто поставленными попе-
речными переборками) на малых судах (рис. 2—5).
Для всех типов дебаркадеров характерны развитые деревянные
надстройки. Корпус дебаркадеров, как правило, не используют для
размещения груза, в них располагают котельные и хозяйственные
22
23
Продолжение табл. 5
Основные характеристики Номера проектов и способ постройки корпуса
628 831 833 33 62 47Б 61
монолитный сборный
система набора шпация или расстояние между стрингерами или между 'попереч- ными переборками (для безнабэрных су- дов), мм толщина плит, мм: днища палубы бортов переборок Надстройка архитектурный тип материал Продоль- ная 106 116 50—55 50—55 50—55 50—55 Двух- этажная Дерево Попереч- ная 120 60 120—60 60 50 Двух- этажная Дерево Попереч- ная 120 50 50 50 40 Двух- этажная Дерево Попереч- ная 120 50 40—50 40 40 Полуто- раэтаж- ная Дерево Смешан- ная 117 50 50 60 40 Двух- этажная Дерево Смешан- ная 1.17 50 40—50 50 40 Двух- этажная Дерево Безнабор- ная 233 65 60 60 50 Полутора- этажная Дерево Безнабор- ная 250 * 60 60 60 40 Одноэтаж- ная Дерево
Продолжение табл. 5
Основные характеристики Номера проектов и способ постройки корпуса
— 628 831 .833 33 62 47Б 61
монолитный сборный
Основное оборудование, устройства и системы Водяное отопле- ние; фаново- сточиая, балласт- ная Кранцы жесткие, водяное отопле- ние; водоснаб- жения и фаново- сточ- ная Водяное отопле- ние; водоснаб- жения и фаново- ’сточная Водяное отопле- ние; водоснаб- жения и фаново- сточная Водяное отопле- ние; водоснаб- жения и фаново- сточная Водяное отопле- ние; водоснаб- жения и фаново- сточная Водяное отопление; водоснаб- жения и фаново- сточная . Водяное отопление; водоснаб- жения и фаново- сточная
Верфь-строитель Рыбинская Городец- кая Городец- кая Костром- ская Городец- кая Городец- кая Костром- ская, Свирская Сокольская, Батурин- ская
Год постройки 1929—1933 1949—1956 1949—1956 1956 1956—1965 1956—1965 1957 1965
Автор проекта Судотрест ЦТ КБ ЦТКБ ЦТКБ ЦКТБ ЦКТБ ЦКТБ ЦКТБ
Рис. 1. Общий вид и конструкция корпуса дебаркадера длиной 65 м ранней постройки.
26
Таблица 6
Сетка типовых стояночных железобетонных судов
Условное обозначение типа судна Тнп судна Главные размерения, м Осадка, м Высота надводного борта с полным грузом, м Пассажировмести- мость, *-ел. Грузоподъемность, т
длина ширина высота борта * I порожнем С ПОЛНЫМ грузом
ДП-2/65 Дебаркадеры Двухдечный 65 14 3,20 0,95 1,04 2,16 150/210 50
ДГП-2/65 » 65 14 3,20 0,99 1,38 1,82 100/135 325
ДГП-2/45 » 45 12 2,80 1,00 2,38 1,42 50/75 200
ДГП-1/45 Однодечный 45 12 2,80 0,73 0,96 1,84 35 100
ДГП-1/30 » 30 10 2,15 0,71 0,80 1,35 20 25
ДП-1/20 » 20 8 2,00 0,65 0,68 1,32 50 —
РГП-45 Понтоны Грузо-пассажир- 45 12 2,80 0,58 0,90 1,90 150
ПГ-4& ский Грузовой 45 12 2,80 0,58 — — —. 150
ПГП-30 Грузо-пассажир- 30 10 2,15 0,60 0,70 1,45 — 15
ПП-20 СКИЙ Пассажирский 20 8 2,00 0,46 0,49 1,51 50 —
Р Р * Выс Брандвахты » ота борта, осадка и вь 35 28 ICOTt 9,6 8,5 на; 1ВОДНО 'О бор! 0,9 0,75 а уточ няются 31 18 на дальн ей"
шей стадии проектирования.
склады, на главной палубе — грузовые склады и служебные
помещения, на второй палубе — помещения для пассажиров, бу-
феты и рестораны. Для обеспечения швартовки судов с различной
высотой надводного борта дебаркадеры длиной 85 м и некоторые
дебаркадеры длиной 65 м постройки 1925—1935 гг. оборудовались
специальной балластной системой или наклонными площадками
(пандусами). На дебаркадерах поздней постройки таких устройств
не было, высота их надводного борта была меньше. В этом случае
для швартовки высокобортных судов предусматривались со сто-
роны причального борта жесткие кранцы, возвышающиеся над
палубой.
27
План II этажа
Дебаркадеры оборудованы цент-
ральным отоплением, системой водо-
снабжения, фаново-сточной системой,
имеют радиотрансляционную стан-
цию. На главной палубе и палубе вто-
рого яруса устроено леерное ограж-
дение. Все дебаркадеры снабжены
якорным устройством, предназначен-
ным для стоянки их на рейде, бук-
сирными и швартовными кнехтами,
шпилями с ручным приводом и мост-
ковым устройством для связи с бере-
гом. Палубные перекрытия дебарка-
деров рассчитаны, как правило, на
въезд грузового транспорта. Освети-
тельная и силовая сеть дебаркадеров
питается с берега. В качестве запас-
ного освещения предусматриваются
пиронафтовые фонари. На судах
имеется мачтовое и сигнальное уст-
ройства.
Надстройки дебаркадеров сделаны
из дерева. Конструкция надстроек
ранней постройки каркасная. Над-
стройка обшита рейкой и утеплена
тесом, толью и картоном.
В дебаркадерах поздней построй-
ки конструкция надстройки каркас-
но-щитовая . и полностью щитовая,
что позволяет изготовлять ее сбор-
ным способом из заранее заготовлен-
ных щитов. На нескольких дебар-
кадерах поздней постройки в опыт-
ном порядке применен в качестве
материала надстройки керамзитобе-
тон. Помещения надстройки обеспе-
чивают нормальные условия прожи-
вания команды и пассажиров в осен-
не-весенний период при небольшой
отрицательной наружной температу-
ре (минус 5—10° С).
Аналогичные по архитектуре и
общему расположению дебаркадеры
длиной 45 м предназначены для
обслуживания более мелких судов.
Для обслуживания пригородных
и внутригородских линий построены
28
29
дебаркадеры длиной 35 м (рис. 4) и 20 м (рис. 5, 6). На таких
дебаркадерах не предусмотрены грузовые помещения.
С постройкой береговых вокзалов потребность в дебаркадерах
с развитыми надстройками сократилась. Вместо них стали при-
менять причальные понтоны без надстроек. Грузовые склады на
понтонах размещаются в корпусе, а для пассажиров устраивают
открытые площадки, снабженные тентами.
Рис. 3. Общий вид дебаркадера длиной 65 м серийной постройки.
Понтоны так же, как и дебаркадеры, бывают разной длины
и предназначены для обслуживания определенной группы тран-
спортных судов. Типы построенных понтонов и их основные
характеристики приведены в табл. 7.
Размещенные в корпусе понтонов длиной 65 м (рис. 7) обшир-
ные грузовые помещения оборудованы грузовым лифтом, рассчи-
танным на подъем и опускание электрокар и автопогрузчиков
с грузом. Для удобства обслуживания судов с разной высотой
надводного борта на понтонах предусмотрены подъемные наклон-
ные площадки (пандусы), которые можно закреплять под разными
углами наклона.
Для подъема пандусных площадок и грузовой площадки лифта
в трюме установлен винтовой привод с редуктором и специальная
лебедка. Питание электромоторов предусмотрено от береговой
сети. Понтоны оборудованы швартовными и буксирными кнехтами,
снабжены носовым и кормовым шпилями и якорным устройством.
30
План Верхней палу5ы
План, главной палу5ы
Рис. 5. Общий вид пассажирского дебаркадера длиной 20 м.
31
По борту понтона, к которому швартуются суда, установлено
10 жестких кранцев, возвышающихся над палубой на 1,5 м.
Кранцы обеспечивают швартовку высокобортных судов. Приваль-
ный брус на понтонах деревянный из брусьев 250 X 180, обшитый
металлической полосой толщиной 8 мм. На палубе имеется леер-
ное ограждение.
Для освещения грузовой площадки на понтоне установлены
мачты с прожекторами. Для связи понтонов с берегом служат спе-;
Рис. 6. Общее расположение пассажирского дебаркадера длиной 20 м.
циальные мостки. Палуба понтонов в районе мостков рассчитан,
на въезд автомашин и автопогрузчиков.
Понтон длиной 45 м по-общему расположению аналогичен пон
тону длиной 65 м. Дополнительно на его палубе устраивают не
большую надстройку с тентом.
Понтоны длиной 30 м (рис. 8) и 20 м (рис. 9) предназначены дл:
швартовки малых судов, производящих посадку и высадку пас
сажиров. На таких понтонах отсутствует надстройка, вмест
них сделаны тенты.
Для швартовки и стоянки на рейде грузовых составов, работг
ющих без команд, строят рейдовые причальные понтоны длино
32
Таблица 7 Понтоны I Номер проекта 1 Р-66 | 146 | Р-24 03 § “й 00 оВ SS.1I э00 01 г» 8 о я § й й 2 8.и. § & 1 1 о I <N C400QQUP g _ S с а
о 5§|О О 00 04 g IS g д, « ао.|,л 01 о о- ®»5ufe of О) S3 1 СЧ Й * а> 3 з So S го 5 с о
Ч о го f? s S s s « S и “Ы , CQ ьО Q Л) С) g'Soo, oocfSKS о, Sg^'SC « 0.0.4000 co- o.|o.gs o- cf CO 04 a
133Б | 8 ® О 04 in 04 of 2 S ю co 'ф — <U p, ro , 03 CO ж ex eo Sg о. а8”*2 ° 00C4OQ « го с ф
123А 1 t=( s Q (D c ГО ro ж a. « x OJ B. s§ го о 03 a 0) с о с 29 со ' о о °? сч t''- Ом ь- о н ни ~ о iOCOQQlo — сч
Основные характеристики Назначение судна Количество груза, т » пассажи- ров Главные размерения, м длина ширина высота борта BJ'Pysy , порожнем Водоигмещение пол- ное, т Район плавания по классификации Речно- го Регистра Корпус: вес, т марка бетона марки арматурной стали система набора шпация или рас- стояние между стрингерами или поперечными пере- борками (для без- наборных судов), м:
3 н. М. Егоров и др. ЗЕ
Продолжение табл. 7
Основные характеристики Номер проекта
123А 133 Б Р-66 146 Р-24
толщина плит, мм: диища 60 60 60 60 60
бортов 60 60 60 60 60
палубы . 60 60 60 60 50’
переборок 50 50 50 40 50
Надстройка тип Отсутствует Имеются капы Рубка Тент Тент Рубка
габаритные размеры — 6,2X2,4X2,7 6,5X2,5X2,5 •16X5 5X4X2,5
материал Металл Железобетон обычный подъемник грузо- Кер амзито бетой Брезент, трубы Керамзнто бетон
Основное . оборудова- Жесткие кранцы, Привальный бру с, электрогрелки Кранцы жесткие;
ние, устройства и си- подъемностью 5 т; наклонная для отопления; якорно-швартовное и буксирное; фаново-сточная плита-котел;
стемы подъемная площадка-пандус грузо- якорно-швартов-
Верфь-строитель подъемностью 5 т; электрогрелки для отопления Городецкая 1 Костромская Сокольская * Сокольская ное н буксирное; водоснабжения; фаново-сточная Костромская
Год постройки 1964—1965 1966—1967 1968 j 1965—1967 1964—1967
Автор проекта ЦКТБ ЦКТБ ЦКТБ 1 ЦКТБ ЦКТБ
Рис. 7. Боковой вид и общее расположение понтона длиной 65 м.
Боковой вид
I
38
Плен трюма
42 м (рис. 10). Эти понтоны обору-
дованы усиленными швартовным
и якорным устройствами, кран-
цами, привальной рамой. Корпус
понтона выполнен с утолщенными
бортами, транцами. В корпусе рас-
положены помещения для хране-
ния материалов шкиперского обес-
печения и материалов, необходи-
мых для мелкого ремонта судов.
В небольшой надстройке оборудо-
ваны помещения для вахтенного
матроса и рабочих дежурной ре-
монтной бригады.
Рейдовые понтоны снабжаются
разъездной лодкой.
§ 6. БРАНДВАХТЫ И ОБЩЕЖИТИЯ
Широкое распространение в
речном флоте получили специаль-
ные суда — брандвахты, предназ-
наченные для проживания в. на-
вигационный период команд дно-
углубительных и руслоочиститель-
ных снарядов, а также команд
различных вспомогательных судов.
Типы строящихся брандвахт с же-
лезобетонным корпусом и их основ-
ные характеристики приведены
в табл. 8.
Общий вид и план общего рас-
положения брандвахты длиной 35 м
показаны на рис. 11, 12.
Корпус брандвахт облегченной
конструкции (по сравнению с де-
баркадерами) имеет скошенные с
бортов и днища концевые образова-
ния, надстройка — одноэтажная де-
ревянная, обшита теплоизоляцией,
обеспечивающей нормальные усло-
вия обитаемости при наружных
температурах не ниже — 10° С.
На брандвахтах предусмотрены
водяное отопление, система водо-
снабжения, фаново-сточная систе-
ма с санузлами и другие общесу-
39
довые системы и устройства. Кроме жилых помещений, обору-
дованы камбуз, столовая, комната отдыха. Освещение и силовая
сеть брандвахт питаются от собственного дизель-генератора. Пре-
дусмотрено также аварийное освещение от аккумуляторных ба-
тарей.
Разновидностью брандвахт являются общежития для исследо-
вательских партий, дополнительно оборудованные небольшим
чертежным залом и специальными помещениями.
Рис. 11. Общий вид брандвахты длиной 35 м.
Из рассматриваемых типов судов самый сложный по конструк-
ции — плавучий железобетонный дом длиной 75 м (рис. 13). Такое
судно имеет корпус с упрощенными обводами и трехэтажную над-
стройку, запроектированную полностью из железобетона. Поме-
щения в доме рассчитаны на нормальное проживание при наруж-
ных температурах до—40° С. Предполагают, что из таких плаву-
чих домов будут сформированы плавучие жилые поселки для гео-
логов и строительных рабочих при организации строительства
новых электростанций, заводов и других промышленных объектов
в районах, прилегающих к водным бассейнам. После окончания
строительства такие плавучие поселки можно перебазировать в дру-
гие районы, что позволит сократить время на развертывание стро-
ительства и уменьшить расходы на временные сооружения.
40
Пт палубы
Рис. 12. Общее расположение брандвахты длиной 35
41
Рис. 13. Боковой вид и общее расположение плавучего дома.
Брандвахты и общежития
Таблица 8
Основные характеристики Тип судна и номер проекта
Брандвахта, 70Б Брандвахта, Г5 Общежитие, 160
Назначение судна Сезонное про- живание команд зем- снарядов Сезонное про- живание ис- следователь- ских партий Круглогодич- ное прожива- ние рабочих
Количество проживаю- щих, чел. Главные размерения, м 31 18 300
длина 35 28 72
ширина 9,6 8,5 14
высота борта 2,8 2,0 3,2
в грузу »< 0,75 2,16
порожнем 0,67 1,87
Водой з мешение пол ное, т 265 166 2176
Район плавания по клас- сификации Речного Реги- стра Корпус Р Р Р
вес, т 181 104 658
марка бетона 300 300 300
» арматурной стали толщина плит, млг. Ст.З, Ст.5 Ст.З, Ст.5 Ст.З, Ст.5, 25Г2С
Днища 50 50 60
палубы 30—50 45 50
бортов 50 50 60
переборок Надстройка 40 40 50 Обносы, 40
архитектурный тип Двухэтажная Одноэтажная Трехэтажная
габаритные размеры, 28,5X7,15X4,7 23X6,5X4,6 63/68 X 14X8,9
материал Дерево Дерево Керамзитобетон
Основное оборудование, Дизель-генера- Дизель-генера- Дизель-генера-
• устройства и системы тор, котел, насосы; отоп- ления, водо- снабжения, по- жарная, фа- ново-сточная тор, котел, насосы; отоп- ления, водо- снабжения, по- жарная, фа- ново-сточная тор, котлы, насосы; все не- обходимые си- стемы
Верфь-строитель Костромская, Свирская Сокольская, Батуринская Проект
Год постройки 1960—1967 1963—1967 —
Автор проекта ЦКТБ ЦКТБ ЦКТБ
44
§ 7. ПЛАВУЧИЕ ПЕРЕГРУЖАТЕЛИ И КРАНЫ
Плавучие краны и перегружатели с корпусами из железобетона
отличаются от других судов, построенных из железобетона, вы-
соким механическим насыщением. Удельная стоимость корпусов
в общей стоимости таких судов небольшая — составляет от 10 до
20%. Все суда, основные характеристики которых приведены
в табл. 9, являются опытными (построены только их первые об-
разцы).
Прототипом для таких судов служили суда с металлическими
корпусами.
Опыт эксплуатации и сравнение железобетонных судов с ме-
таллическими судами-прототипами позволит определить целесо-
образность серийной постройки первых.
Наиболее распространенными судами из этой группы являются
плавучие краны. В разное время было построено несколько типов
плавучих кранов, с корпусами из железобетона подъемной силой
1,5; 3; 5 т. Краны подъемной силой 1,5 т строились серийно по
одному проекту на двух верфях. Было построено несколько де-
сятков таких кранов. В настоящее время они по разным причинам
не эксплуатируются.
Гидроперегружатель (рис. 14) предназначен для выгрузки песка
из барж и транспортировки его на берег. Захват песка произво-
дится всасыванием грунтовым насосом с применением размывоч-
ных насосов. Транспортировка осуществляется по пульпопроводу
на расстояние до 600 м. Судно оборудовано всеми необходимыми
для нормальной работы устройствами и системами, имеет собствен-
ную электростанцию мощностью 100 кет, грузоподъемные меха-
низмы и лебедки.
Общий вид и общее расположение нефтеперекачивающей стан-
ции изображены на рис. 15. Станция предназначается для пере-
качки нефти и нефтепродуктов с грузовых судов в береговые ем-
кости. На станции установлены специальные грузовые насосы,
приемные трубопроводы, грузовые стрелы, эжектирующие насосы
и трубопроводы для транспортировки топлива на берег.
Несамоходный полноповоротный автономный кран грузоподъ-
емностью 5 т с вылетом стрелы 30 м, (рис. 16) оборудован электро-
станцией мощностью 250 кет, котлом и всеми необходимыми вспо-
могательными механизмами, устройствами и системами. Корпус
крана имеет усиленную скулу и борта, защищенные деревянной
рамой. На кране устроены каюты для команды, камбуз и столовая.
Самоходный карчеподъемный кран грузоподъемностью 10 т
с корпусом из армоцемента (рис. 17) имеет собственную электро-
станцию, котельную установку для отопления и необходимые
вспомогательные механизмы, системы и устройства, а также кран
деррикового типа с неполноповоротной стрелой, вылет которой
4,5 м. На судне предусмотрены тральное устройство, лебедки и
мастерская для текущего ремонта оборудования.
45
Рис. 14- Общий вид и общее расположение гидроперегружателя песка.
Таблица 9
* Плавучие перегружатели и краны
Тип судна н номер проекта
М. Егоров Основные характери- стики судиа Перегружатели Плавучие краны
песка, 81 нефти, 83 цемента, 1853 несамоходный грузоподъемностью 5 т, Р-23 самоходный грузоподъемностью 10 т, 116
и др. Назначение судна Перегрузка песка из барж рефули- рованием Перегрузка топлива с судов на берег Перегрузка цемента с судов Обслуживание портов и рейдов Очистка судового ' хода
Производительность, т/час 330 450 200 — —
Главные размерения, м: длина 26 16 30 30 23
ширина 8,2 9,0 10 12 10,4
высота борта 2,6 2,5 2,8 2,5 2,2
в грузу 1,31 0,93 0,9 1,3 0,88
порожнем 1,13 0,98 1,25 — —
Водоизмещение пол- ное, т 260 140 370 465 170
Район плавания по классификации Речного Регистра Р Р Р Р Р
сл
Продолжение табл. 9
Основные характери- стики судна Тнп судна и номер проекта
Перегружатели Плавучие краны
песка, 81 нефти, 83 цемента, 1863 несамоходный грузоподъемностью 5 т, Р-23 самоходный г р узо подъемы остью 10 т, 116
Корпус
вес, т 133 76 158 230 115
марка бетона 300 300 300 400 Армоцемент 400
» арматурной Ст.З, Ст.5 Ст.З, Ст.5, 25Г2С Ст.З, Ст.5 Ст. 5, 25Г2С Ст.З
стали
система набора Поперечная Безнаборная Поперечная Поперечная Поперечная
шпация, м 1,17 — 1,20 1,20 0,7
толщина плнт, мм:
днища 50 50 50 60—65 25
палубы 50 65 40 50—55 25
бортов 60 и 80 65 50 60 25
переборок 40 65 40 40—50 20
Надстройка
ТИП Одноэтажная с Рубка Рубка Одноэтажная Одноэтажная
рубкой с рубкой
материал Металл Металл Металл Керамзитобетон Армоцемент
габаритные размеры 13,1X6,2X2,5 3,ЭХ 3,3 . — 6Х 2,35X2,65 9,85X8,8X2,5
Продолжение табл. 9
Основные характери- стики.судна Тип судна и номер проекта
Перегружатели Плавучие краны
песка, 81 нефти, 83 цемента, 1853 несамоходный грузоподъемностью 5 т, Р-23 самоходный грузоподъемностью 10 m, 116
Основное оборудова- ние, устройства н си- стемы Землесос 1350 м?!час, двигатель мощностью 550 л. с.; вспомогательный дизель-генератор ДГ-100/1; гидроперегру- • жатель 600 т/ч на длину 600 м, высоту 12 м; размывочный насос; поворотное устройство Грузовой насос 600 мъ1час, эжекторный насос зачистки 75 мъ!час, вакуум-насос, насосы ВВН-3; отопление элек- трическое; системы воздухо- провода, водо- провода, венти- ляции, пенс- и водотушения, осушения, кон- трольно-измери- тельных приборов Вакуум-насосы, циклоны, фильтры, поворотное уст- ройство; все необходимые для судна н пере- гружателя системы Кран грузоподъ- емностью 5 Шу -полнопово- ротный с вылетом стрелы 30 м‘, дизель-генератор ДГТ-200/1; все необходимые для дизель-генера- торов и судна системы Дерриковый кран грузоподъем- ностью 10 т\ дизель-генератор мощностью 90 л. с,\ скорость хода 10 км/час*, тральное устрой- ство
Верфь-строитель Костромская им. 40 лет Октября Сокольская, Астраханский з-д им. В. И. Ленина Костромская Сокольская, з-д «Теплоход» Сокольская, з-д им. Ульянова- Ленина
Год постройки 1966 1965 1967 1967 1965
Автор проекта ЦКТБ, ЦПКБ-2 ЦКТБ ЦПКБ-2; ЦКТБ ЦКТБ ЦКТБ
План палубы
BuS сбшц
Рис. 17. Общий вид и общее расположение карчеподъемного крана грузоподъемностью 10 т.
§ 8. СТОЯНОЧНЫЕ СУДА РАЗНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Основные характеристики стояночных судов разного назна-
чения даны в табл. 10.
Плавучий ресторан (рис. 18, 19) предназначен для кругло-
годичной эксплуатации в больших городах. Возможность переме-
щения его с одного места стоянки на другое позволяет обслуживать
сезонные места отдыха, расположенные в различных районах
города и пригородах. Судно выполнено полностью из железобе-
тона и керамзитобетона. В корпусе расположены склады, холо-
дильные камеры, на главной палубе — цеха для приготовления
пищи, служебные помещения и бар. На второй палубе размещен
торговый зал. Для увеличения используемой площади вокруг
корпуса устроены полутораметровые обносы, а на втором этаже
также по всему периметру устроена терраса. По архитектуре, кон-
струкции надстройки, интерьерам это судно отличается от всех
других судов, построенных из железобетона, новыми, более со-
временными решениями. Каркас надстройки выполнен из бетона,
панели перекрытия и нижнего пояса ограждения — из керам-
зитобетона, крыша — из железобетона. Все ограждения второго
этажа и верхний пояс нижнего застеклены.
Плавучая база снабжения пассажирских судов (рис. 20, 21)
так же, как и плавучий ресторан, выполнена полностью из железо-
бетона и керамзитобетона: корпус — из обычного железобетона,
надстройка — каркасно-панельного типа, с каркасом из железо-
бетона и панелями из керамзитобетона. Судно оборудовано
холодильными камерами и несколькими грузовыми лифтами, обес-
печивающими механизацию грузовых работ. Такие суда строятся
серийно.
К данной группе судов относится также плавучий магазин
(рис. 22), предназначенный для обслуживания команд грузовых
судов в портах и местах стоянки, расположенных вдали от городов.
Надстройка плавучего магазина выполнена из керамзитобетона.
Ограждения I и II этажей застеклены. На судне предусмотрены
помещения для торговли продуктами и промышленными товарами.
Магазин оборудован складами, холодильными камерами и при-
лавками. Для производства грузовых операций служат грузовые
лифты.
Водная станция (рис. 23), железобетонный корпус которой
представляет серийный железобетонный понтон длиной 20 м, мо-
жет быть использована как спортивная водная база, как водная
спасательная станция или как станция для легких водолазов. Стан-
ция с утепленной надстройкой предназначена для эксплуатации
при наружной температуре минус 10—15° С.
Плавучая мастерская (см. табл. 10) выполняет те же функции,
что и небольшой судоремонтный завод. На ней установлены ди-
зель-генераторы, компрессоры, оборудованы помещения для^из-
56
Рис. 18. Плавучий ресторан.
57
Стояночные суда разного назначения
Таблица 10
Основные характеристики Тип судна и номер проекта
Плавресторан, 175 Пл авмастерская, 889 Плавбаза, 112 Водная станция, 07А Плавучий универ- маг, Р-44
Назначение судна Ресторан, рабо- Ремонт судов, Склад продуктов Спортивная стан- Универсальный
тающий круглый находящихся и бельевая база ция, работающая магазин, работающий сезонно
Главные размере- ния, м год в плавании круглый год для осенне-лет- него периода сезонно
длина 50 62 45 20 45
ширина 12/15 (с обносами) 13 12 8,0 12
высота борта 3,0 3,7 2,8 2,0 2,8
в грузу 1,6 1,82 1,47 0,88 1,54
порожнем 1,50 — — 0,85 1,22
Водоизмещение пол- ное, т Район плавания по классификации Речного Регистра Корпус 960 1315 700 127 759
Р Р Р Р Р
вес, т 375 720 328 82,5 310
марка бетона 300 300 300 300 300
» арматурной ствли Ст.З, Ст.5, 25Г2С Ст.З Ст.З, Ст.5, 25Г2С Ст.З, Ст.5 Ст.З, Ст.5
система набора Поперечная Смешанная Поперечная Безнаборная Поперечная
шпация или рассто- яние между про- дольными связя- ми 1,17 1,25 1,17 2,50 1,20
Продолжение табл. 10
Основные характеристики Тип судна и номер проекта
Плавресторан, 175 Пл авмастерская, 889 Плавбаза, 112 Водная станция, 07 А Плавучий универ- маг, Р-44
толщина плит, мм: днища палубы бортов переборок Надстройка архитектурный тип габаритные размеры по главной па- лубе, материал Основное оборудова- ние, устройства и си- стемы Верфь-строитель Год постройки Автор пройкта 60 40 50 50 Двухэтажная 39X12X9,3 Керамзитобетон, стекло Котел, холодиль- ные машины; оборудование для приготовления пйщи, лифты Городецкая 1967 ЦКТБ 50 70, 150 90, 140 50 Двухэтажная 54Х 10,5Х (3,7+ +3,7) Металл Краны: грузо- подъемностью 25 т, кормо- подъемный 5 т; монорельс с элек- троталью ТЭ-2 грузоподъем- ностью 2 т — 3 шт.; днзель- генераторы, насосы, котел, компрессор; все системы, необ- ходимые для эксплуатации судна круглый год Экспортные поставки 1960—1966 ЦТКБ 50 50 50 60 Двухэтажная 38,2X8,25X7,16 Керамзитобетон Холодильные машины, холо- дильник, подъем- ники — 3 шт. грузоподъем- ностью по 0,3 т; отопления, водоснабжения, фаново-сточная, пожарная, осу- шения Костромская 1965 ЦКТБ 60 < 60 60 40 Полутораэтажиая 15,3X6,0Х 5,6 Дерево Якорно-швар- товное, буксирное, мачтовое; водо- снабжения, отоп- ления, фаново- сточная Сокольская 1958—1966 ЦКТБ 60 60 50 50 Двухэтажная 36,2X8,5X5,8 Керамзитобетон, стекло Г рузовые лифты — два грузоподъем- ностью по 0,5 т; холодильники; отопления, вен- тиляции, водо- снабжения, фаново-сточная, осушения. Костромская 1968 ЦКТБ, ЦТКБ '
План U этажа
Рис. 20. Общий вид плавучей заправочной базы.
готовления и ремонта корпусных конструкций, токарная и сле-
сарная мастерские, мастерская для ремонта и изготовления дере-
вянных изделий.
План П зтажа
Для подъема мелких судов и их дифферентования при ремонте
винтов и рулей на плавучей мастерской установлен кран грузе- '
подъемностью 5 т с небольшим вылетом стрелы.
Суда серийно строятся по заказу СССР в Болгарской Народной
Республике.
62
Рис. 22А. Общий вид и общее расположение II этажа плавучего магазина
63
. Егоров и др.
Рис. 23А. Общий вид водной станции.
о
48 46 44 42 40 38 ~36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 8
Плач палубы
Расположение помещений надстройки
ДЛ
Рис. 24. Общий вид и общее расположение баржи из преднапряженного железобетона.
§ 9. ТРАНСПОРТНЫЕ СУДА
Основные характеристики транспортных судов, построенных
из железобетона, даны в табл. 11. Как было отмечено выше, в на-
шей стране при постройке транспортных судов железобетон не на-
шел широкого распространения. Построенные из железобетона
баржи, как правило, не использовались по прямому назначению.
Из всех транспортных судов лишь железобетонный самоходный
паром «Ниж.-Котельнич» эксплуатировался в течение нескольких
лет как железнодорожный паром на перевозках через Волгу.
С завершением строительства и вводом железнодорожного моста
этот паром был переоборудован и в настоящее время используется
как перегружатель зерна.
В 1963 г. на Городецкой судоверфи в опытном порядке была по-
строена баржа-площадка грузоподъемностью 600 т из преднапря-
женного железобетона (рис. 24).
Применение преднапряженного железобетона позволило умень-
шить ее собственный вес по сравнению с обычным железобетоном
почти в два раза. Однако вследствие того, что ударостойкость бор-
тов и грузовой палубы все еще остается ниже, чем у аналогичных
стальных судов, для эксплуатации такой баржи по прямому на-
значению необходимо содержать на ней команду. Поскольку в на-
стоящее время несамоходные суда внутреннего плавания эксплуа-
тируются без судовых команд, после одного года эксплуатации
было принято решение переоборудовать баржу и использовать
в качестве причала.
Таблица 11
Транспортные суда
Основные показатели Тип судна и номер проекта
паром «Ниж.- Котельнич» Баржа
МОЗ 103
Назначение судна Железнодорож- ный паром Трюмная Площадка с бун- кером
Грузоподъемность, т 490 500 600
Главные размерения, м:
длина 72,6 41 55
ширина 15,1 9,5 10
высота борта 3,66 4,3 2,5
в грузу 1,36 2,79 1,8
порожнем 0,86 1,3 0,61
Водоизмещение пол- 1336 900 872
ное, т
Район плавания Р М Р
70
Продолжение табл. 11
Основные показатели Тип судна и номер проекта
паром «Ниж.- Котельнич» Баржа
МОЗ | 103
Способ транспорта- Самоходный Буксировка Толкание
ровки Корпус вес, т 323 228
материал и марка Железобетон Железобетон Преднапряжен-
бетона марка арматурной Ст.З 250 Ст.З ный керамзитобе- тон 300 25Г2С,
стали толщина плит, мм: бортов 50 60 высокопрочная проволока по ГОСТ 8490—57 50
днища 50 50 40
палубы Деревянная 60 35
переборок 40 35—40 40
система набора и Поперечная Смешанная, Смешанная
шпация, м с ребрами 1,20 1,165
форма концевых об- разований: носа жесткости, 0,75 Скругленная с Ложка Сани
кормы подрезом Скругленная »
способ по- Монолитный Монолитный Сборный
стройки Надстройка Тип и материал Поперечная Рубка дере- Рубка деревянная
Основные устройства, металлическая ферма с рубкой Два двигателя вянная Якорно-швар- Счалочное, упо-
оборудование и системы мощностью по товное, на- ры, якорно-швар-
480 л. с.; бал- ластная систе- клонные при- вальные товное, шлюпоч- ное, наклонные
Верфь-строитель ма и пр. Вольск брусья, сиг- нальное, шлю- почное Экспортные привальные брусья, сигналь- ное Городецкая
Год постройки 1929 поставки 1946—1953 1963
Автор проекта Судотрест ЦПКБ-2 ЦТКБ, ЦКТБ
71
РАЗДЕЛ Б
МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОСТРОЙКИ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СУДОВ
Глава III
Судостроительный бетон и материалы
для его приготовления
§ 10. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Для постройки железобетонных судов используют следующие
разновидности судостроительного железобетона: ненапряженный
(обычный), предварительно напряженный железобетон и армо-
цемент. Каждый из перечисленных видов железобетона отличается
типом арматуры и характером ее работы. Основные составные части
любого вида железобетона — бетон и арматура. Судостроитель-
ный бетон должен удовлетворять как основным требованиям Пра-
вил Речного Регистра РСФСР, так и требованиям отраслевой нор-
мали ОН 9-372-62 «Бетон судостроительный тяжелый. Общие
требования», а арматура — отраслевой нормали ОН 9-280-61
«Арматура железобетонных судов. Технические условия».
§ 11. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СУДОСТРОИТЕЛЬНЫХ БЕТОНОВ
Вес — одна из основных характеристик судостроительного
бетона. Применяемые для постройки корпусов железобетонных
судов бетоны в зависимости от объемного веса подразделены на
тяжелые (на плотных заполнителях) и на легкие (на пористых
заполнителях).
Объемный вес1 тяжелого бетона составляет обычно 2,3—
2,4 т!м3, легкого бетона — 1,6—2,0 т!м3.
Объем ный вес бетона зависит от веса цемента и заполнителей.2
От объемного веса зависят прочностные показатели бетона и его
водонепроницаемость — с уменьшением веса они снижаются.
1 Объемным весом бетона называют вес единицы объема затвердевшего бетона
естественной влажности с присущими ему порами.
3 Весовые характеристики составляющих бетона см. в § 12.
72
Объемный вес бетона определяют в соответствии с отраслевой
нормалью ОН 9-373—62. В качестве образцов обычно используют
контрольные кубы, предназначенные для испытания бетона на
прочность.
Взвешивание образца производят с точностью до 0,1%. Объем
образца вычисляют по данным обмера или при помощи объемо-
мера — по количеству вытесняемой им воды. Каждый из трех
размеров образца определяют как среднее арифметическое из раз-
меров двух параллельных ребер, лежащих в плоскости одной грани.
Объемный вес образцов, выпиленных из конструкций, находят
Рис. 25. Зависимость плот-
ности бетона от расхода це-
мента.
поверхности образцов.
Объемный вес образцов, выпиленных
методом гидростатического взвешива-
ния.
В одонепроницаемость
бетона — необходимое условие нормаль-
ной работы корпуса судна.
Если в течение 48 час. при испыта-
нии под давлением воды в 2 атм в четы-
рех образцах из .шести (толщина и диа-
метр образцов соответственно 5 и 15 см)
не наблюдается просачивание капель,
то судостроительный бетон считается
водонепроницаемым. Образцы испыты-
вают на установке любой конструкции,
обеспечивающей возможность подачи
воды под давлением к нижней торцовой
При этом сжатый воздух, создающий необходимое давление, не
должен просачиваться в воду, так как это может привести к насы-
щению ее мельчайшими пузырьками воздуха, затруднить фильт-
рацию и тем самым исказить картину испытаний.
Водонепроницаемость бетона зависит прежде всего от его плот-
ности. Высокую плотность судостроительному бетону обеспечивает
тщательный подбор гранулометрического состава заполнителей
и высокий расход цемента: для тяжелых бетонов — 400—550 кг/м3,
для легких — 500—650 кг/м*. Зависимость плотности бетона (его
воздухопроницаемости) от расхода цемента приведена на рис. 25.
Данные рисунка показывают, что бетоны с расходом цемента, при-
нятым в судостроении, имеют плотность почти в 10 раз большую,
чем бетоны с расходом цемента 200—300 кг/м3.
Водонепроницаемость бетона может быть повышена за счет
применения поверхностно-активных органических добавок или
использования специальных расширяющихся цементов.
Долговечность судостроительного бетона определяется
его морозостойкостью, способностью не подвергаться коррозии,
выщелачиванию и вымыванию.
Под морозостойкостью бетона понимают способность данного
материала не разрушаться в условиях совместного воздействия
воды и отрицательных температур. Считают, что основная причина,
73
вызывающая разрушение бетона в таких условиях, — кристалли-
зационное давление льда и гидростатическое давление воды в по-
рах бетона, которое возникает вследствие увеличения ее объема
при переходе в лед. Величина этого давления зависит от степени
насыщения пор водой, а также от того, насколько они гермети-
чески замкнуты.1
Ввиду того, что поры бетона не являются герметически замкну-
тым пространством, а образуют систему сообщающихся между со-
бой каналов и полостей, не насыщенных водой полностью, в обыч-
ных бетонах таких высоких давлений не возникает. Вода при за-
мерзании отжимается образующимся льдом и перемещается (ми-
грирует) внутрь бетона. Достигая замкнутых пор или щелей, она
создает расклинивающие напряжения, близкие по величине к пре-
делу прочности бетона на растяжение, и вызывает появление новых
полостей. Если в воде растворены соли, разрушение бетона идет
более интенсивно, так как происходит дополнительное кристалли-
зационное давление солей, а также химическое взаимодействие
их с продуктами гидратации цементного камня. На морозостой-
кость бетона, кроме того, влияет вид напряженного состояния
бетона. Растягивающие напряжения (тем более при наличии тре-
щины в растянутом бетоне) резко снижают морозостойкость.
Марку бетона по морозостойкости устанавливают в зависимости
от климатических условий района, в котором предполагают экс-
плуатировать судно (табл. 12). Для бетона, идущего на изготовле-
ние конструкций, находящихся внутри корпуса, марка по морозо-
стойкости не устанавливается.
Испытания бетона на морозостойкость необходимо производить
в соответствии с ГОСТ 4800—59 «Бетон гидротехнический. Методы
испытаний бетона».
Число циклов попеременного замораживания и оттаивания,
после которых производят испытание образцов на сжатие, число
образцов, подлежащих замораживанию, а также общее число из-
готавливаемых образцов приведено в табл. 13.
Судостроительный бетон должен обладать высокой коррозион-
ной стойкостью к воздействию агрессивной среды.
Коррозия бетона и отсутствие стойкости к воздействию агрес-
сивной среды обусловлены рядом причин: растворение (вымыва-
ние) фильтрующей водой гидрата окиси кальция и разрушение
тем самым цементного камня; разрушающее действие содержа-
щихся в воде кислот, разлагающих силикаты и алюминаты; кри-
сталлизация продуктов взаимодействия агрессивной.среды и бе-
тона в порах, обусловливающая появление давлений в стенках
пор и разрыв стенок.
1 В замкнутых объемах, как известно, вода при переходе в лед может разви-
вать давление, достигающее 2500 кГ/см?.
74
Таблица 12
Марки бетона по морозостойкости в зависимости
от характеристики климатического района
Климатические условия Число смен замораживания и оттаивания в зимний пер иод Марки бетона по морозостойкости
Умеренные До 50 Мрз 50
50—100 Мрз 100
Суровые До 50
50—100 Мрз 150
Особе суровые До 50
50—100 Мрз 200
Примечания. 1. Умеренные климатические условия характеризуются
среднемесячной температурой наиболее холодного месяца от 0° до минус 10° С,
суровые — температурой от минус 10 до минус 20° С, особо суровые — темпера-
турой ниже минус 20° С.
2. Среднемесячные температуры наиболее холодного месяца н число смен
замораживания и оттаивания за знмннй период определяются для района эксплу-
атации и строительства судна по данным гидрометеорологической службы.
3. Марка бетона по морозостойкости характеризуется числом циклов замо-
раживания и оттаивания, которое выдерживает бетонный кубнк-образец, при этрм
потеря прочности не должна превышать 25%, а потеря в весе — 5% по сравнению
с такими же иезамораживаемыми образцами и испытанными в том же возрасте.
Число образцов для испытаний ва морозостойкость
Таблица 13
Марка бетона по морозо- стойкости Число циклов, после которых производят испытание образцов на сжатие Общее количе- ство изготовляе- мых образцов Количество образцов
подл ежащих замораживанию не подлежащих замораживанию (контрольных)
Мрз 50 50 6 3 3
Мрз 100 50—100 15 6 9
Мрз 150 100—150 15 6 9
Мрз 200 150—200 15 6 9
Мрз 300 200—300 15 6 9
75
Степень агрессивности среды устанавливают согласно Н и ТУ
«Бетон гидротехнический. Признаки и нормы агрессивности
воды ~ среды» (Н 114—54) по предельным значениям гидрокарбо-
натной щелочности (ионов НСО3), водородного показателя pH,
содержания свободной углекислоты CQj и сульфатов (SO4 и Mg ).
Если среда агрессивна по отношению к выбранному виду бе-
тона, то необходимо повысить его плотность и исключить фильтра-
цию среды через бетон.
Прочность и особенности де'формирования бе-
тона. Механические свойства бетона зависят от вида и качества
применяемого цемента, типа заполнителей, водо-цементного отно-
шения и технологии приготовления и укладки его в конструкцию.
В качестве основного показателя прочности бетона принимается
его прочность на сжатие. В зависимости от прочности на сжатие
судостроительные бетоны подразделяются на следующие марки:
300, 400, 500, 600 (тяжелые бетоны), 250, 300, 350, 400 (легкие бе-
тоны) Е
К другим показателям механической прочности бетона отно-
сятся: призменная прочность /?пР, прочность на сжатие при из-
гибе /?и, прочность на растяжение осевое /?р и при изгибе Rp.
прочность при срезе /?ср и смятии /?ема. Ориентировочно определить
их значения, зная марку бетона R, можно следующим образом.
Призменная прочность Rnp характеризует предел прочности
бетона в конструкциях, работающих на осевое сжатие и имеющих
малые размеры поперечного сечения по сравнению с высотой (пил-
лерсы, стойки и пр.). Призменную прочность можно установить,
испытав на сжатие образцы-призмы, имеющие отношение высоты
к стороне основания не менее 4. В зависимости от кубиковой проч-
ности величина Rnp определяется следующими соотношениями:
для обычного бетона Rnp = 0,7/?; для керамзитобетона /?по =
= 0,8/?.
Прочность бетона на сжатие при изгибе /?и характеризует пре-
дел прочности бетона, находящегося в сжатой зоне сечения изги-
баемых элементов. Величина /?н принимается для обычного бетона
равной
/?н = 1,25/?пр или /?и = 1,25-0,77? = 0,875/?;
для керамзитобетона
R^R.
Сопротивляемость бетона растяжению значительно ниже, чем
сжатию и оценивается величиной предела прочности бетона при
осевом растяжении /?р и растяжении при изгибе /?р. и.
1 Марка бетона соответствует пределу прочности (кГ/см1 2) на сжатие образца-
куба, размер сторон которого 20 см, определяемому в возрасте 28 суток стандарт-
ными испытаниями.
2 Расчетные (нормативные) значения пределов прочности судостроительного
бетона различных марок приведены в разделе Г.
76
Для судостроительного бетона величина /?р связана с Кубико-
вой прочностью следующей зависимостью:
/?р = 0,5|Х R2 + 3,
что составляет 0,07—0,09 R. Прочность на растяжение судострои-
тельного керамзитобетона примерно на 20% выше.
Предел прочности на растяжение при изгибе Rp. и превы-
шает Rp вследствие того, что при его определении не учитываются
пластические свойства бетона. Соотношение между пределом проч-
ности бетона на растяжение осевое и при изгибе принимается рав-
ным Rp. и = 1 ,lRp.
Прочность бетона при чистом срезе /?ср определяется по фор-
муле _____
/?ср = 0,75 VRnpRp.
Прочность бетона на скалывание при изгибе RCK так же, как
величина сцепления бетона с арматурой Rcv условно принимается
равной RCK = 7?сц = 0,2/?.
Прочность бетона при местном смятии определяется как
Rcm ~ Rnp \/ ,
* /*СМ
где F — площадь поперечного сечения элемента;
Лем — площадь, по которой передается нагрузка (площадь
смятия).
3 / F
Пользуясь данной формулой, величину т/ —— следует при-
Г Гем
нимать при расчете только на местные нагрузки не более 1,5 и при
расчете на местные и основные не более 2,0. Кроме того, если центр
тяжести Fcf/l не совпадает с центром тяжести F, в расчет принимают
только ту часть площади F, которая симметрична относительно
центра тяжести площади F^.
Методика контрольных испытаний прочности бетона регламен-
тирована ГОСТ 4800—59 «Бетон гидротехнический. Методы испы-
тания бетона» и отраслевой нормальщ ОН 9-373—62 «Бетон судо-
строительный тяжелый. Методы испытаний бетона». Согласно этой
методике испытанием определяются два показателя механической
прочности: кубиковая прочность и прочность на растяжение при
изгибе.
Для определения свойств спроектированного или подобранного
состава бетона необходимо следующее количество образцов из
бетонной смеси лабораторного приготовления: для испытания
прочности куба на сжатие — 3, прочности на растяжение при
изгибе — 3.
Определяемый при испытаниях предел прочности бетона при
сжатии зависит от размеров образцов. Для кубов со стороной 10 см
77
он на 10—15% больше, а для кубов со стороной 30 см на 10%
меньше по сравнению с величиной 7? для кубов, сторона которых
20 см. Различие объясняется влиянием сил трения, возникающих
между поверхностями кубов и плитами пресса. В практике судо-
строения величину определяют обычно, испытывая кубы со сто-
роной 10 ел. В этом случае для определения прочности кубов умно-
жают полученный в результате испытаний предел прочности бе-
тона при сжатии на переходный коэффициент k, равный 0,85 для
обычного бетона и 0,90 для керамзитобетона.
Предел прочности бетона при сжатии вычисляется как среднее
арифметическое значение двух наибольших результатов испытания
трех образцов.
Величину кубиковой прочности при сжатии для каждого об-
разца определяют по формуле
R = ~ k кГ/см2,
Г
где Р — наибольшая сжимающая нагрузка, кГ;
F — площадь сечения образца, см2\
k — коэффициент перевода результатов испытания кубов раз-
мером 100 X 100 X 100 мм к образцам размером.200 X
X 200 X 200 мм Ч
Прочность бетона на растяжение при изгибе определяют, испы-
тывая образцы-балочки размером 100 X 100 X 400 на изгиб двумя
равными сосредоточенными силами, приложенными на расстоянии
300 мм симметрично по отношению к опорам.
Предел прочности бетона на растяжение при изгибе каждого
образца находят по формуле
Яр.и^ кГ/СМ2,
где Р — разрушающее усилие, кГ\
b — ширина образца, см\
h — высота образца, см.
Прочность судостроительного бетона при переменном и знако-
переменном нагружении зависитотвида и числа циклов и величины
действующих напряжений. На основании опытов установлено, что
явление усталости наблюдается в бетоне при многократно повто-
ряющихся переменных сжимающих нагрузках, если напряжения
превышают (0,4—0,5) 7?пр. Предел выносливости (усталостной
прочности) /?в, соответствующий 2 млн. циклов нагружений, при-
нимают равным примерно половине статического предела проч-
ности при сжатии, т. е. 7?в == 0,57?Пр или /?в = 0,5Л?и.
1 Коэффициент равен единице при испытании кубов размером 200Х200Х
X 200 мм.
78
г
Прочность бетона зависит от времени приложения нагрузки:
при быстром (кратковременном) нагружении повышается, при
длительном воздействии нагрузки, близкой к предельной, сни-
жается. Первое обстоятельство имеет положительное значение при
действии такой кратковременной нагрузки как волновая, а также
при перегрузках, вызываемых ударами льда, волн, других судов
и пр. Второе обстоятельство не может вызвать опасных последствий
для судовых конструкций, поскольку напряжения от действия
долговременных нагрузок, которые они испытывают, значительно
ниже предельных.
Прочность бетона возра-
стает с течением времени. Это
объясняется происходящим
в нем незатухающим процес-
сом гидратации цемента, соп-
ровождающимся ростом кри-
сталлов и уплотнением геля
в цементном камне.
Наиболее интенсивное по-
вышение прочности бетона
наблюдается в раннем воз-
расте (особенно в течение пер-
вых 28 суток) при естествен-
ном твердении, а при пропа-
Рис. 26. Нарастание прочности бетона
в зависимости от влажностных условий
твердения при хранении.
/ — влажном; 2 — сухом.
ривании — в течение первых .суток, а затем постепенно замед-
ляется. На повышение прочности бетона с течением времени поло-
жительно влияет влажность окружающей его среды, которая
активизирует происходящие в цементном камне процессы.
Зависимость увеличения прочности бетона с течением времени
от влажности среды показана на рис. 26.
Во влажной среде прочность бетона, приготовленного на порт-
ланд-цементе, возрастает — на основании опытов различных иссле-
дователей — следующим образом:
Возраст бетона 7
дней
Среднее значение
прочности бетона,
% ....... . 75
28 3 меся- 1 2 8
дней месяца цев год года лет
100 125 150 175 200 225
Считают, что повышение прочности такого бетона подчинено
логарифмическому закону, т. е. что прочность бетона при нормаль-
ных условиях твердения возрастает на основании следующей за-
висимости:
р __р 1g
~ Ti28 ’
где п — возраст бетона, сутки;
/?28 — прочность бетона в возрасте 28 суток.
79
Увеличение прочности бетона с течением времени можно учиты-
вать при расчете прочности железобетонных судов, особенно в тех
случаях, когда расчетные нагрузки прилагаются значительно
позже созревания бетона. Оценку повышения прочности следует
производить по результатам испытаний контрольных образцов
в соответствующем возрасте, созревавших в тех же условиях, что
и бетон корпуса.
Особенности деформирования бетона определены эксперимен-
тально. Деформация бетона зависит от характера нагрузок, способа
их приложения, времени действия, температурно-влажностного
состояния бетона, формы образца и ряда других факторов.
При любом виде нагружения наблюдается упругая и пласти-
ческая деформации. При малых напряжениях преобладающей яв-
ляется упругая, при больших — пластическая. В обоих случаях
пластическая деформация зависит от времени действия нагрузки.
При действии многократно повторяющихся нагрузок характер
деформаций меняется и зависит от величины нагрузки и числа пов-
торений. Опытным путем установлено: если многократно повторя-
ющаяся нагрузка вызывает напряжения, не превосходящие поло-
вины призменной прочности, то это не приводит к разрушению
бетона. Если нагрузка превосходит этот предел, то наступает
усталость бетона, при которой постепенно увеличиваются дефор-
мации, приводящие к разрушению.
Значения предельных деформаций бетона при сжатии есж и при
растяжении ер, найденные опытным путем, характеризуются сле-
дующими величинами: есж = (1,5-i-2,0) • 10“ 3, ер = (1,04-1,5) • 10-4.
Предельные деформации при сжатии бетона с увеличением проч-
ности бетона возрастают. В сжатой зоне балок в стадии разрушения
относительные деформации достигают величины е = (1,04-
•4-3,0)-10~1 2.
Величины модулей упругости бетонов приведены в разделе Г.
Технологические свойства бетона — это подвижность и удобо-
укладываемость смеси, а также ее способность не подвергаться
расслоению при длительном вибрировании. Подвижность судо-
строительного бетона характеризуется осадкой (см) стандартного
конуса, отформованного из данной бетонной смеси 4.
При монолитном способе изготовления элементов корпуса по-
движность бетонной смеси согласно ОН 9-375—62 «Бетон судостро,-
ительный тяжелый. Технические требования к бетонной смеси»
должна быть для горизонтальных и вертикальных элементов соот-
ветственно до 8 и до 18 см.
При сборном методе постройки подвижность смеси должна со-
ставлять:
1 В соответствии с ГОСТ 4799—57 «Бетон гидротехнический. Методы испытав
ний бетонной смеси» используется нормальный конус, диаметр нижнего основа-
ния которого 200 мм, верхнего 100 мм, высота 300 мм.
80
для плоских секций не более 4 см;
для ребристых секций не более 6 см;
для стыков не более 8 см (плоские нижние), не более 18 см
(все прочие).
Удобоукладываемость смеси определяется временем вибриро-
вания (сек.) конуса бетонной смеси, необходимым для того, чтобы
смесь полностью расплылась в форме и образовала горизонталь-
ную поверхность.
При установлении необходимой подвижности и удобоуклады-
ваемости следует иметь в виду, что увеличение пластичности бе-
тона ведет к снижению прочности и других свойств и одновременно
повышает расход цемента. Кроме того, пластичные бетоны обла-
дают большой склонностью к расслаиванию, т. е. нарушению
дисперсности бетонной смеси и отделению крупного заполнителя
от цементного раствора. Расслаиванию подвержены и легкие бе-
тоны. Необходимое условие, обеспечивающее небольшую склон-
ность бетона к расслаиванию, — правильный подбор состава бе-
тонной смеси. Аккуратная транспортировка смеси к месту укладки
исключающая тряску и толчки, сокращение сроков вибрирования
смеси также предотвращают расслаивание.
Указанные технологические свойства бетона зависят от его со-
става И; в частности, водоцементного отношения, от вида цемента
и вводимых добавок.
Специальные свойства бетона. В случае осо-
бых условий эксплуатации или особого назначения судна к бетону
корпуса предъявляют специальные требования. Такими требова-
ниями являются нефтенепроницаемость и нефтестойкость бетона.
Такой бетон используется при производстве судовых емкостей
для хранения топлива.
Под нефтенепроницаемостью понимают способность бетона не
допускать фильтрацию тяжелых нефтепродуктов, под нефтестой-
костью — способность бетона противостоять разрушающему дей-
ствию нефтепродуктов. Оба свойства взаимосвязаны. Нефтенепро-
ницаемость бетона обеспечивается введением в бетонную смесь
растворимого стекла в количестве 3,5—5,0% от веса цемента.
Имеются данные, свидетельствующие о повышенной нефтенепро-
ницаемости бетонов, приготовленных на расширяющемся цементе.
Свойством объемного расширения при твердении обладают бе-
тоны, приготовленные на специальных цементах, в частности, на
гипсоглиноземистом расширяющемся цементе (см. § 12).
Величина линейной деформации расширения таких бетонов,
твердеющих в водной среде, составляет 0,01%.
Бетон, приготовленный на глиноземистом расширяющемся це-
менте, применяют в сборном судостроении для выполнения швов.
Другой тип расширяющегося бетона — бетон, приготовленный
на водонепроницаемом расширяющемся цементе (ВРЦ), величина
линейного расширения которого 4—6%. Однако в силу ряда тех-
6 Н. М. Егоров и др. 81
нологических трудностей его приготовления (сроки схватывания
2,5—3 мин., твердение в водных условиях при температуре 80—
90° С и пр.) этот бетон не нашел широкого применения.
§ 12. СОСТАВЛЯЮЩИЕ СУДОСТРОИТЕЛЬНОГО БЕТОНА
Цемент
Для приготовления судостроительного бетона применяют сле-
дующие цементы: портланд-цемент (обычный, быстротвердеющий,
пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий), глинозе-
мистый и гипсоглиноземистый расширяющийся. Все применяемые
цементы должны иметь марку не ниже 500 Ч
Марка цемента означает предел прочности при сжатии (кГ/см1 2)
кубов с ребром 70,7 мм, из раствора жесткой консистенции, со-
става 1 : 3 (по весу), изготовленных, твердеющих и испытанных
в соответствии с требованиями ГОСТ 310—60 «Цементы. Методы
физических и механических испытаний».
Обычный портланд-цемент (ГОСТ 10178—62) представляет собой
гидравлическое вяжущее, полученное путем тонкого совместного
измельчения клинкера и добавки гипса. Клинкер получают в ре-
зультате обжига до спекания сырьевой смеси (глины и известняка)
определенного состава. Для улучшения некоторых свойств це-
мента к клинкеру при измельчении добавляют активную минераль-
ную добавку (доменные гранулированные шлаки, диатомиты,
опоки, туфы и т. д.) до 15% или инертную добавку (известняки,
доломиты, кварцевые пески, лессы) не более 10% от веса готового
цемента.
Скорость схватывания портланд-цемента зависит в основном
от тонкости помола. Начало схватывания портланд-цемента на-
ступает не ранее чем через 45 мин., а конец — не позднее чем
через 12 час. Тонкость помола устанавливают ситовым анализом;
она должна быть такой, чтобы при просеивании сквозь сито № 200
(900 отверстий на 1 см2) проходили все зерна цемента, а сквозь
сито № 90 (4900 отверстий на 1 см2) — 85% зерен.
Удельный вес цемента 3,08—3,12 г/сл«3; объемный вес — 1,15—
1,30 г!см3.
Быстротвердеющий портланд-цемент отличается от обычного
портланд-цемента быстрым нарастанием прочности в начальные
сроки твердения. Предел прочности при сжатии образцов-кубов
из жесткого раствора состава 1 : 3 должен достигать через одни
сутки не менее 200 кПсм2-, а через трое суток — не менее 300 кПсм2
Быстрое нарастание прочности достигается повышением до-
бавки гипса при помоле цементного клинкера, соответствующим
подбором химического состава сырьевой смеси, позволяющим полу-
1 Деление портланд-цементов на марки отвечает ГОСТ 10178—62, глинозе-
мистых — ГОСТ 969—41.
82
чить в цементном клинкере необходимое количество трехкальцие-
вого силиката (50—60%) и трехкальциевого алюмината (8—14%),
а также более тонким помолом цемента (до удельной поверхности
4000—5000 см2/г).
Быстротвердеющий портланд-цемент (БТЦ) можно использо-
вать при изготовлении секций (с тепловой обработкой и без тако-
вой), а также во всех случаях, когда необходимо быстрое созре-
вание бетона (заделка швов, дефектов и т. д.). Этот цемент отли-
чается интенсивной потерей активности при хранении, поэтому
его следует использовать по возможности, свежим и хранить в су-
хих складах.
Пластифицированный портланд-цемент (ГОСТ 10178—62) изго-
товляют путем совместного измельчения обычного портланд-це-
мента с поверхностно-активной (пластифицирующей) добавкой,
что повышает подвижность бетонной смеси на этом цементе, ее
удобоукладываемость и морозостойкость бетона. В качестве такой
добавки применяют концентраты сульфитно-спиртовой барды
(ГОСТ 8518—57) в количестве 0,15—0,25% от веса цемента (в рас-
чете на сухое вещество).
Гидрофобный портланд-цемент (ГОСТ 10178—62) представляет
собой продукт тонкого измельчения портланд-цементного клин-
кера совместно с гидрофобизирующей добавкой и гипсом. Для
такого цемента характерна пониженная гидроскопичность (в те-
чение 5 мин. не впитывает воду), а для бетонов и растворов, при-
готовленных на ней, высокая подвижность и удобоукладываемость.
В качестве гидрофобизирующей добавки используют: асидол по
ГОСТ 4118—53, асидол-мылонафт по ГОСТ 3854—47, мылонафт
по ГОСТ ,3853—47, олеиновую кислоту или окисленный петроатум.
Количество добавок составляет 0,06—0,30% от веса цемента.
Гидрофобный цемент при хранении долгое время не теряет свою
активность.
Сульфатостойкий портланд-цемент (ГОСТ 10178—62) получают
путем тонкого помола портланд-цементного клинкера, содержа-
щего не более 5% трехкальциевого алюмината, с добавкой гипса.
Уменьшение содержания алюмината повышает стойкость бетона.
Для повышения активности всех видов портланд-цемента раз-
решается производить его вибродомол непосредственно перед
употреблением. Дополнительный помол цемента производят до тех
пор, пока удельная поверхность не достигнет 3500—4500 см2/г.
Глиноземистый цемент представляет собой быстротвердеющее
вяжущее вещество, получаемое в результате тонкого помола
клинкера, который состоит из сырьевой смеси бокситов и из-
вестняков. Цемент отличается быстрым нарастанием прочности:
через сутки достигает 90% марочной прочности, а через трое
суток — 100%. Сроки твердения: начало — не ранее 30 мин.,
конец — не позднее 12 час. с начала затвердевания. Глиноземистый
цемент можно применять лишь для бетонов естественного тверде-
6* 83
ния. Ввиду повышенной стоимости его используют, как правило,
только для заделки швов и дефектных мест.
Гипсоглиноземистый цемент (ГОСТ 11052—64) получают при
совместном помоле высокоглиноземистых шлаков с природным дву-
водным гипсом в пропорции У.’З1 *. При затворении этого цемента
водой гидроалюминаты кальция, переходящие в раствор, вступают
во взаимодействие с гипсом и образуют гидро-сульфоалюминат
кальция, который и вызывает расширение твердеющего цемента.
Сроки схватывания этого цемента: начало — не ранее 20 мин.,
конец — не позднее 4 час. после затворения водой. Для замедле-
ния сроков схватывания рекомендуется вводить вместе с водой
техническую буру в количестве 0,1 % от веса цемента. Нарастание
прочности такого цемента происходит так же интенсивно, как и
у глиноземистого.
Удельный вес гипсоглиноземистого цемента ниже, чем порт-
ланд-цемента — составляет 2,86 г! см3, объемный вес — 1,32 г!см3.
Гипсоглиноземистый цемент обладает повышенной экзотер-
мией, поэтому его можно применять только без тепловой обработки.
Используют этот цемент для тех же целей, что и глиноземистый.
Бетоны, приготовленные на гипсоглиноземистом цементе, менее
надежно, чем обычные бетоны, предохраняют арматуру от кор-
розии. Для устранения этого недостатка рекомендуется вводить
в бетонную смесь специальную добавку (нитрит натрия) в коли-
честве 2% от веса цемента.
Заполнители
Для приготовления судостроительного бетона в качестве за-
полнителей используют песок (мелкий заполнитель) и гравий или
щебень (крупный заполнитель).
Обычный природный песок представляет собой смесь зерен
твердых горных пород крупностью 0,15—5,0 мм. В судостроении
применяют кварцевые полевошпатовые пески, иногда искусствен-
ные, полученные в результате дробления прочных горных пород,
и пески керамзитовые.
В соответствии с нормалью ОН 9-374—62 содержание в песке
примесей не должно превышать следующих величин:
Глина, ил и мелкие пылевидные
фракции, определяемые отмучи-
ванием, % по весу........... Не более 2—3
в том числе глина, % по весу » » 1
Органические примеси, определяе-
мые методом окрашивания . . Окраска не темнее эталона
(ГОСТ 8735—65)
Сернокислые и сернистые соеди-
нения, % по весу ........... Не более 1
Слюда, % по весу ........... » » 1
1 Цемент создан в 1951 г. НИИЦементом при участии И. В. Кравченко и •
А. С. Араповой.
84
Не допускается наличие в песке глины в виде отдельных комьев,
а также суглинка, льда, мусора и других посторонних примесей.
Гранулометрический состав песка должен соответствовать ве-
личинам, указанным на рис. 27.
Используемые в судостроении пески имеют объемный вес в стан-
дартном состоянии не менее 1550 кг!м3, удельный вес порядка
2500 кг!м3. Приращение объема при набухании песка составляет
около 5%.
Рис. 28. Гранулометрический состав
крупного заполнителя (заштрихо-
ванная область).
Рис. 27. Гранулометрический состав
мелкого заполнителя (заштрихован-
ная область).
В качестве крупного заполнителя для судостроительного бе-
тона применяют щебень из твердых горных пород, природный
гравий, а также искусственный легкий заполнитель — керамзит.
В зависимости от крупности зерен крупный заполнитель под-
разделяют на три фракции, мм-. 5—10; 10—15; 15—20.
Фракции крупного заполнителя следует выбирать в зависи-
мости от размеров бетонируемых элементов. Наибольший размер
з^рна для вертикально бетонируемых элементов и стыков прини-
мают равным одной четверти, а для горизонтально бетонируемых —•
одной трети толщины плиты. Во всех случаях величина зерна
должна быть меньше наибольшего расстояния между стерж-
нями арматуры.
В гранулометрический (зерновой) состав крупного заполнителя
должны входить зерна всех размеров с постепенным переходом от
крупных к мелким. Предельные кривые гранулометрического со-
става крупного заполнителя приведены на рис. 28. Для каждого
85
используемого зернового состава крупного заполнителя кривые,
построенные на основании просеивания заполнителя через набор
сит с размерами отверстий 5, 10, 15 и 20 мм, должны укладываться
в заштрихованную область, которая ограничена двумя предель-
ными кривыми.
Содержание.примесей в щебне (гравии) не должно превышать
следующих величин:
Глина, ил и мелкие пылевидные фрак-
ции, определяемые отмучиванием,
% по весу......................... 1
Органические примеси................Окраска не темнее эталона
(ГОСТ 8735—65)
Сернокислые и сернистые соединения,
% по весу......................... 0,5
Опал и другие аморфные изменения
кремнезема, кремнистые сланцы Не допускаются
Физико-механические свойства гравия (щебня) должны соот-
ветствовать таким требованиям:
Предел прочности при сжатии в
насыщенном водой состоянии ис-
ходной породы, подлежащей
дроблению, кПсм? ............
Содержание зерен слабых пород в
отдельных фракциях щебня (гра-
вия), % по весу .............
Содержание лещадных и игловых
зерен щебня (гравия), % по весу
Объемный вес зерен, г!см3 . . .
Не менее 1000 (испытания по
ГОСТ 8269—64)
Не более 5 (испытания по
ГОСТ 8269—64)
Не более 15
» менее 2,3
Примечание. К лещадным (пластинчатым) относятся зерна, толщина кото»
рых менее длины в три и более раза.
Щебень (гравий) должен обладать достаточной морозостой-
костью, которую проверяют 50-кратным переменным заморажи-
ванием и оттаиванием (испытания по ГОСТ 8269—64), после чего
щебень (гравий) не должен терять в весе более 5%.
Допускаются ускоренные испытания щебня (гравия) в растворе
сернокислого натрия (по ГОСТ 8269—64). Если оба указанных вида
испытаний дадут отрицательные результаты, проводят испытание
на замораживание бетона. После определенного числа циклов
замораживания и оттаивания, соответствующего марке бетона по
морозостойкости, испытанный бетон не должен потерять более
25% прочности по сравнению с образцами того же состава бетона,
не подвергавшимися замораживанию.
Для приготовления легких судостроительных бетонов исполь-
зуют керамзитовый гравий, получаемый путем обжига мелких
комков вспучивающихся глин. Объемный вес судостроительного
86
керамзита насыпью — 0,6—1,0 тЛи3; в куске — не менее 0,9—
1,4 т!м?. Зерна должны быть целыми, с плотной шероховатой
поверхностью. Допустимо не более 25% лопнувших или треснув-
ших зерен; не вспученных зерен должно быть не более 20%.
Водопоглощение керамзита не должно превышать 12% при
двухчасовом хранении его в воде.
Морозостойкость керамзита оценивают по морозостойкости при-
готовленного на нем бетона; испытания проводят по той же мето-
дике, что и для обычного гравия и щебня.
Добавки к бетону
Для улучшения основных свойств судостроительного бетона
(морозостойкость, водонепроницаемость, водостойкость), умень-
шения расходов воды и цемента в бетонную смесь при приго-
товлении можно вводить поверхностно активные органические
добавки. Наиболее распространенные пластификаторы — концент-
раты сульфитно-спиртовой барды (ССБ), отвечающие требованиям
ГОСТ. 8518—57 «Концентраты сульфитно-спиртовой барды». ССБ
добавляют в бетонную смесь с водой затворения в количестве
0,15—0,25% от веса цемента для улучшения удобоукладывае-
мости, морозостойкости и коррозионной стойкости, повышения
плотности бетона. Добавка немного замедляет твердение бетона
в раннем возрасте.
В судостроении находят применение водные эмульсии кремне-
органической жидкости ГКЖ-94 (ВТУ 124—56 «Временные техни-
ческие условия на жидкость ГКЖ-94»), существенно повышающей
морозостойкость и коррозионную стойкость бетона конструкций,
подвергающихся систематическому увлажнению и высыханию, за-
мораживанию и оттаиванию. Добавку вводят в количестве 0,1%
от веса цемента. При применении ГКЖ-94 в пропариваемых бето-
нах перед термообработкой необходима выдержка 10—12 час.
Воздухововлекающие добавки, например, абиетат натрия, вин-
сол и др., применяют для повышения морозостойкости и водоне-
проницаемости бетона. Абиетат натрия вводят в количестве 0,02—
0,05% от веса цемента; его применение особенно целесообразно
в легких бетонах.
Растворимое стекло [ГОСТ 962—41 «Стекло жидкое (силикат
натрия технический)»] вводят в бетонную смесь для придания
бетону нефтенепроницаемости: количество добавки 3,5—5,0% от
веса цемента. Введение этой добавки сокращает сроки схватыва-
ния бетона, в связи с чем следует одновременно использовать за-
медляющие добавки, в частности, ССБ.
В качестве пассивирующей добавки — замедлителя коррозии
арматуры в бетонах, приготовленных на гипсоглиноземистом рас-
ширяющемся цементе, используют технический нитрит натрия
(ГОСТ 6194—52) в количестве 2% от веса вяжущего.
87
Вода для приготовления и поливки бетона
Для приготовления и поливки бетона при его твердении разре-
шается применять водопроводную воду, а также любую воду, при-
годную для питья. Использование сточных, промышленных и бо-
лотных вод не допускается. Можно применять минерализованные
природные воды, если их химический состав удовлетворяет сле-
дующим требованиям:
Общее содержание солей, мг/л . . Не более 3500
Содержание ионов, мг/л.......... » » 2700
Водородный показатель (pH) .... Не менее 4 (лакмусовая бу-
мага не окрашивается
в красный цвет)
Примечания; I. Для изготовления бетона на глиноземистом н
гипсоглиноземистом цементах общее содержание солей должно быть не
более 1000 мг)л.
2. При применении сульфатостойкого портланд-цемента допускается
увеличение содержания ионов в воде до 10 000 мг(л.
Морскую воду разрешается использовать только для поливки
бетона при его созревании.
Глава IV
Арматура судовых железобетонных
конструкций
§ 13. КЛАССИФИКАЦИЯ АРМАТУРЫ. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Арматура как одна из составных частей железобетона должна
отвечать следующим основным требованиям:
а) работать совместно с бетоном на всех стадиях нагружения
железобетона;
б) обладать достаточными пластическими свойствами;
в) обладать технологическими свойствами, обеспечивающими
удобство производства арматурных работ.
Арматуру судовых железобетонных конструкций можно клас-
сифицировать по технологии изготовления, по условиям приме-
нения в конструкции, по профилю сечения стержней и по механи-
ческим свойствам.
В зависимости от технологии изготовления стальную арматуру
подразделяют на горячекатаную стержневую и холоднотянутую
проволочную. Первую обычно называют сокращенно стержневой
арматурой, вторую — проволочной арматурой.
По условиям применения в конструкции арматуру подразде-
ляют на арматурную сталь для армирования обычных конструк-
ций, а также ненапрягаемую арматуру предварительно напряжен-
88
ных конструкций и арматурную сталь для напрягаемой арматуры
предварительно напряженных конструкций. Первая носит назва-
ние ненапрягаемая арматура, вторая — напрягаемая арматура.
В зависимости от профиля сечения арматуру подразделяют на
гладкую и арматуру периодического профиля.
Стержневая арматура, получившая наибольшее распростране-
ние в железобетонном судостроении, в зависимости от механиче-
ских характеристик подразделяется на три класса: А-1, А-П, А-Ш.
Особое место среди судостроительной арматуры занимают тка-
ные сетки, используемые для изготовления армоцементных кон-
струкций и изготавливаемые из гладкой проволоки очень малень-
кого диаметра.
§ 14. АРМАТУРА ДЛЯ ОБЫЧНОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
Для армирования обычных (ненапряженных) судовых железо-
бетонных конструкций используют стержневую (горячекатаную)
гладкую и периодического профиля арматуру из стали различных
марок.
Гладкую арматуру изготавливают из стали следующих марок:
Ст.О, Ст.1, Ст.2, Ст.З, Ст.Зпс, и Ст.Зкп (по ГОСТ 380—60 «Сталь
углеродистая обыкновенная. Марки и общие технические требо-
вания» и ГОСТ 2590—57 «Сталь горячекатаная круглая. Сор-
тамент») .
Арматуру периодического профиля изготавливают из стали
марок: Ст.5,18Г2С,25Г2С и35ГС (поГОСТ 5781—61 «Сталь горячека-
таная для армирования железобетонных конструкций»).
Арматуру из стали марок Ст.0, Ст. 1 и Ст.2 используют глав-
ным образом как монтажную; изготовлять из этой стали арматуру,
назначаемую по расчету, недопустимо.
Широкое распространение получила в судостроении арматура
из стали марки Ст.З. Это обусловлено ее высокими пластическими
свойствами и достаточно надежной совместной работой с бетоном
на всех стадиях нагружения конструкции в интервале напряжений,
допустимых для данной марки стали. Арматура из стали этой марки
служит для изготовления арматурных сеток. Применение полу-
спокойной и кипящей сталей марки Ст.З в судостроении не раз-
решается, так как они отличаются от спокойной стали повышенной
хладноломкостью.
В последние годы большое распространение получила высоко-
прочная арматура периодического профиля из стали марок Ст.5,
25Г2С и 35ГС. Эти стали, отличающиеся от мягкой стали марки Ст.З
более высоким пределом текучести, позволяют экономить расход
металла; однако при нагружении в таких конструкциях возникают
большие деформации, которые ухудшают совместную работу арма-
туры с бетоном и приводят к более интенсивному трещинообразо-
ванию. Для улучшения совместной работы бетона с арматурой
89
поверхность последней делают с выступами (периодический про-
филь).
Арматура периодического профиля представляет собой круг-
лые стержни с двумя продольными ребрами и выступами, идущими
по трех- или двухзаходной винтовой линии (рис. 29). Стержни
из стали марки Ст.5 (арматура класса А-II)1 имеют выступы, иду-
щие по винтовым линиям с одинаковым заходом на обеих сторонах
стержней («винт»); стержни из стали марок 25Г2С и 35ГС (арматура
Рис. 29. Арматура периодического профиля из стали класса:
а — А-П; <5 —А-Ш.
класса А-Ш) имеют выступы, идущие по винтовым линиям, у ко-
торых с одной стороны стержня правый, а с другой — левый за-
ход («елочка»).
Сортамент всех арматурных стержней гладкого и периодиче-
ского профиля (табл. 14) составляется единым по номинальному
диаметру. Номинальный диаметр (номер сечения) арматуры перио-
дического профиля соответствует номинальному диаметру равно-
великих по площади поперечного сечения круглых гладких
стержней.
В зависимости от механических свойств арматуру стержней
делят на классы (табл. 15).
К классу А-1 относится арматура из стали марок Ст.З, Ст.Зпс,
Ст.Зкп, к классу А-П — Ст.5, к классу А-Ш — 25Г2С, 35ГС.
1 Деление на классы см. в табл. 15.
90
Таблица 14
Площади поперечных сечений и веса стержней арматуры
Диаметр, 1 мм Площадь поперечного сечения (см2) при числе стержней Вес 1 пог. м, кг
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2,5 0,049 0,10 0,15 0,20 0,25 0,29 0,34 0,39 0,44 0,49 0,038
3 0,071 0,14 0,21 0,28 0,35 0,42 0,49 0,57 0,64 0,71 0,055
3,5 0,096 0,19 0,29 0,38 0,48 0,58 0,67 0,77 0,86 0,96 0,075
4 0,126 0,25 0,38 0,5 0,63 0,76 0,88 1,01 1,13 1,26 0,098
4,5 0,159 0,32 0,48. 0,64 0,8 0,95 1,11 1,27 1,43 1,59 0,125
5 0,196 0,39 0,59 0,79 0,98 1,18 1,37 1,57 1,77 1,96 0,154
5,5 0,238 0,48 0,71 0,95 1,19 1,43 1,66 1,9 2,14 2,38 0,188
6 0,283 0,57 0,85 1,13 1,42 1,70 1,98 2,26 2,55 2,83 0,222
7 0,385 0,77 1,15 1,54 1,92 2,31 2,69 3,08 3,46 '3,85 0,302
8 0,503. 1,01 1,51 2,01 2,51 3,02 3,52 4,02 4,53 5,03 0,395
9 0,636 1,27 1,91 2,54 3,18 3,82 4,45 5,09 5,72 6,36 0,499
10 0,785 1,57 2,36 3,14 3,93 4,71 5,50 6,28 7,07 7,85 0,617
12 1,131 2,26 3,39 4,52 5,65 6,79 7,92 9,05 10,18 11,31 0,888
14 1,539 3,08 4,62 6,16 7,69 9,23 10,77 12,31 13,85 15,39 1,208
16 2,011 4,02 6,03 8,04 10,05 12,09 14,07 16,08 18,10 20,11 1,578
18 2,545 5,09 7,63 10,18 12,72 15,27 17,81 20,36 22,90 25,45 1,998
20 3,142 6,28 9,41 12,56 15,71 18,85 21,99 25,14 28,28 31,42 2,466
22 3,801 7,6 П,4 15,2. 19 22,81 26,61 30,41 34,21 38,01 2,984
24 4,524 9,04 13,56 18,1 22,62 27,14 31,67 36,19 40,71 45,24 3,551
25 4,909 9,82 14,73 19,63 24,54 29,45 ' 34,36 39,27 44,18 49,09 3,853
26 5,309 10,62 15,93 21,24 26,55 31,86 37,17 42,47 47,78 53,09 4,168
27 5,726 11,45 17,18 22,9 28,63 34,35' 40,08 45,8 51,53 57,26 4,495
28 6,158 12,32 18,47 24,63 30,79 36,95 43,10 49,26 55,42 61,58 4,834
30 7,069 14,14 21,21 28,28 35,34 42,41 49,48 56,55 63,62 70,69 5,549
32 8,042 16,08 24,13 32,17 40,21 48,25 56,3 64,34 72,38 80,42 6,313
36 10,18 20,36 30,54 40,72 50,9 61,08 71,26 81,44 91,62 101,8 7,99
40 12,56 25,12 37,68 50,24 62,8 75,36 87,92 100,48 113,04 125,6 9,87
91
Таблица 15
Классы стержневой арматуры
Класс арматур- ной стали Диаметр стержней, мм Предел текучести, кГ/ мм2 Временное сопротивле- ние разрыву, кГ1мм2 Относитель- ное удлине- ние, % Угол и тол- щина оправ- ки в долях от диаметра стержня при испытании на загиб в холодном состоянии
не менее
A-I 6—40 24 38 25 180° с=0,5
A-II 10—60 30 50 19 180° с=3
А-Ш 6—40 40 60 14 90° с=3
Арматурная сталь, подвергнутая упрочнению путем холодной
обработки (вытяжка, сплющивание и скручивание для создания
периодического профиля), в судостроении не применяется.
Общие правила приемки, упаковки, маркировки и докумен-
тации арматурной стали регламентированы ГОСТ 7566—55.
Арматуру поставляют в мотках или пучках. В мотках (весом
60—300 кг) поставляют стержни диаметром менее 10 мм и стержни
класса A-I диаметром не более 12 мм. Стержни других диаметров
поставляют в пучках весом не более 5 т и длиной 6—12 м.
Поставляемая сталь должна иметь сертификаты, удостоверяю-
щие соответствие стали требованиям стандартов. В случае отсут-
ствия сертификатов арматуру необходимо подвергнуть контроль-
ным испытаниям на растяжение, загиб в холодном состоянии и на
свариваемость (испытания по ГОСТ 1497—61 и ГОСТ 9454—60;
отбор проб по ГОСТ 7564—55). Путем испытания на растяжение уста-
навливают пределы текучести и прочности стали. Пластические
свойства стали устанавливают при испытании образцов на загиб
в холодном состоянии на угол 45—180° вокруг оправки толщиной,
равной 0,5—5,0 диаметра стержня в зависимости от класса испы-
тываемой арматурной стали. Изогнутые образцы не должны иметь
излома, трещин или расслоений.
Свариваемость арматуры считается удовлетворительной, если
прочность и пластичность сварного шва и прилегающей зоны основ-
ного металла соответствуют тем же качествам металла вне зоны
сварки.
Если необходимо произвести (проверку) химический анализ
арматурной стали, то пробы отбирают по ГОСТ 7565—66, а испы-
тания проводят по ГОСТ 2331—63 и ГОСТ 2604—44.
92
§ 15. АРМАТУРА ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОГО
ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
Для предварительно напряженных судовых конструкций при-
меняется следующая арматура:
1. Подвергаемая предварительному напряжению
а) проволока стальная гладкая углеродистая холоднотянутая
(ГОСТ 7348—63);
б) проволока стальная холоднотянутая высокопрочная перио-
дического профиля (ГОСТ 8480—63);
в) горячекатаная сталь периодического профиля низколегиро-
ванная марок 30ХГ2С, 25Г2С, 35ГС и 18Г2С (ГОСТ 5058—57,
сортамент по ГОСТ 7314—55);
г) арматурные семипроволочные стальные пряди (временные
технические условия ЧМТУ ЦНИИЧМ — 426—61);
д) стальные канаты и тросы без органического сердечника, из-
готовляемые из канатной светлой проволоки (ГОСТ 7372—66) и
поставляемые по ГОСТ 3066—66, 3067—66 «Канаты стальные».
2. Не подвергаемая предварительному напряжению
а) горячекатаная круглая сталь марок Ст.З и Ст.5 (ГОСТ 380—
60, сортамент по ГОСТ 2590—65);
б) горячекатаная сталь периодического профиля марок Ст.5,
25Г2С, 35ГС (ГОСТ 5058—57, сортамент по ГОСТ 7314—55).
§ 16. АРМАТУРА ДЛЯ АРМОЦЕМЕНТА
Для армирования армоцементных конструкций применяют
стальные сетки и стальную низкоуглеродистую проволоку.
Тканые сетки должны удовлетворять техническим условиям
ГОСТ 3826—66.
В зависимости ОТ вели- Таблица 16
ЧИНЫ квадратной ячейки Характеристики тканых сеток
сетки подразделяются по
номерам. Рекомендуемые
для применения в судо-
строении номера сеток и их
характеристики приведены
в табл. 16.
По технологическим
соображениям в средней
части поперечного сечения
элемента допускается про-
изводить замену тканых
сеток стержнями. С этой
целью, а также для допол-
нительного армирования
Номера тканых се- ток по ГОСТ 3826—66 Диаметр проволоки, мм Количество стержней про- дольных и поперечных в 1 м2 сетки
5 0,7 350
6 0,7 300
7 0,7 260
8 0,7 230
9 1,0 200
10 1,0 180
93
растянутой зоны армоцементных конструкций используют сталь-
ную низкоуглеродистую проволоку, удовлетворяющую требова-
ниям ГОСТ 3282—46' «Проволока стальная низкоуглеродистая
общего назначения».
Глава V
Виды и свойства судостроительного
железобетона
§ 17. ОБЫЧНЫЙ (НЕНАПРЯЖЕННЫЙ) ЖЕЛЕЗОБЕТОН
И ЕГО ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА
Совмеотная работа бетона и арматуры
Эффективная совместная работа арматуры и бетона (двух разно-
родных по существу материалов) зависит от сцепления их между
собой. Сцепление происходит в результате трения, механического
зацепления, склеивания и обжатия арматуры бетоном при его
усадке.
Величина сцепления зависит от ряда факторов, в том числе от
марки бетона, его возраста, водоцементного отношения, метода
укладки бетона, формы сечения стержня, шероховатости его по-
верхности и т. д.
На основании опытов для обыкновенных бетонов величину сцеп-
ления принимают тсц = 25-г-40 кГ!см\ что примерно равно вели-
чине прочности бетона на скалывание.
Опыт эксплуатации судовых конструкций и наблюдение за их
работой во время испытаний показывают, что гладкая арматура
из стали марок Ст.З достаточно надежно обеспечивает совместную
работу при любых напряжениях, допускаемых для данного вида
стали.
Стремление сократить расход металла привело к использованию
высокопрочной арматуры, что вызвало необходимость искусственно
повысить сцепление путем изменения профиля стали. В судострое-
нии нашла применение в основном горячекатаная сталь, периоди-
ческий профиль которой создается непосредственно на металлурги-
ческих заводах при прокате. Такой профиль повышает вели-
чину'сцепления в два-три раза по сравнению с гладкой арматурой,
это позволяет, в частности, отказаться от устройства крюков и,
что важнее, использовать арматуру с пределом текучести до
4000 кПсм*. Периодический профиль оказывает существенное вли-
яние и на трещинообразование: увеличивает количество трещин
в полтора-два раза и одновременно уменьшает их ширину.
94
Полное использование арматуры с еще более высокими проч-
ностными свойствами (от более 4000 кПсм2) при наличии перио-
дического профиля в конструкциях из обычного железобетона огра-
ничивается условиями предельного раскрытия трещин. В связи
с этим возникла необходимость перехода к предварительно на-
пряженному железобетону. Искусственное натяжение арматуры
и обжатие бетона создает такие условия работы конструкции, при
которых внешняя нагрузка должна сначала снять внутренние
усилия обжатия, вызванные наряжением арматуры, а затем,
как и в обычном бетоне, создать растягивающие напряжения.
Такое обжатие бетона отдаляет момент трещинообразования и
позволяет использовать стали с высокими пределами текучести,
практически не ограниченными.
Защита арматуры и долговечность железобетона
Одним из условий долговечности судовых железобетонных кон-
струкций является отсутствие коррозии арматуры и бетона. Арма-
турная сталь, находящаяся в неповрежденном бетоне, достаточно
надежно защищена от коррозии. Это объясняется наличием плот-
ного защитного слоя требуемой толщины и, что главное, действием
на поверхность металла однородной щелочной среды, создающейся
благодаря присутствию в бетоне гидрата окиси кальция. Защитный
слой бетона препятствует доступу к металлу влаги и кислорода,
а щелочная среда придает стойкость оксидным пленкам, пассиви-
рующим поверхность стали.
Любое уменьшение щелочности среды увеличивает опасность
повышения коррозии. Уменьшение щелочности может происходить,
в частности, вследствие карбонизации бетона. Этот процесс про-
исходит в результате поглощения бетоном содержащейся в воздухе
углекислоты и связывания ее с гидратом окиси кальция, вследствие
чего образуется карбонат кальция, который имеет более слабо вы-
раженную щелочную реакцию, чем гидрат окиси кальция, и не
оказывает пассивирующего действия на металл. В менее плотных
бетонах процесс карбонизации происходит быстрее. При филь-
трации воды через такой бетон возможно растворение и вымывание
гидрата окиси кальция, что также уменьшает способность бетона
защищать арматуру от коррозии.
На возникновение и ход коррозионного процесса арматуры
влияет ряд факторов, основные из которых: отсутствие поврежде-
ний (трещин) защитного слоя, влажность окружающей среды,
степень ее агрессивности, плотность бетона, напряженное состоя-
ние арматуры, состояние поверхности арматуры и т. д.
Наличие в бетоне трещин.снижает качество защитного слоя,
приводит к обнажению арматуры на отдельных незначительных по
длине участках. В этом случае агрессивные вещества легко про-
никают к поверхности металла, уменьшается щелочность окружаю-
95
щей арматуру среды, в результате чего опасность коррозии
повышается. Практика эксплуатации железобетонных судов
и лабораторные испытания показывают, что трещины с шири-
ной раскрытия по поверхности менее 0,05 мм можно считать
безопасными.
Скорость коррозионных процессов в арматуре зависит от влаж-
ности окружающей среды. По данным В. М. Москвина наибольшую
опасность представляет среда с относительной влажностью 70—
80%, либо условия периодического увлажнения конструкции с та-
ким отношением времени высыхания и увлажнения, при котором
устанавливается подобное состояние влажности. При меньшей
влажности среды (менее 40%), а также при влажности, близкой
к насыщению (90—95%), или при полном погружении в воду,
коррозионный процесс замедляется в первом случае вследствие
недостатка влаги, служащей электролитом при действии гальва-
нических коррозионных элементов, во втором — затруднен доступ
кислорода к поверхности арматуры через воду.
На развитие коррозии влияет степень агрессивности среды, за-
висящая от содержания в среде солей. Пресные воды содержат в ос-
новном соли кальция, морские имеют более сложный состав:
соли натрия, магния, калия, кальция и пр., — наличие которых
делает воду электролитом с высокой электропроводностью. Так,
если электропроводность обычной речной воды, общая соленость
которой 0,01—0,03%, составляет 10~8—10-10 ом~г-см~1, то элек-
тропроводность морской воды общей соленостью 2—3% достигает
2,5—3,0-10-2 ом~х-см~\ Кроме того, морская вода вследствие
большого содержания хлор-иона (55% от суммы солевого состава)
имеет повышенную коррозионную активность по отношению
к стали.
Наличие в арматуре напряжений увеличивает скорость корро-
зионного процесса. Это объясняют нарушением сплошности за-
щитных пленок на поверхности металла, в результате чего появ-
ляются участки поверхности с различными значениями электрод-
ных потенциалов. Необходимо также иметь в виду, что в арматуре,
в зоне трещин образуется градиент напряжений вследствие пере-
дачи растягивающих усилий с бетона на арматуру, что способ-
ствует образованию гальванических пар.
Применяемая в судостроении горячекатаная арматура (гладкая
и периодического профиля) имеет поверхность, покрытую толстым
слоем высокотемпературной окалины, которая при правке, гибке
и резке стали частично отслаивается. По некоторым опытным дан-
ным, сплошная окалина почти не влияет на коррозионные про-
цессы. Продукты коррозии, покрывающие поверхность арматуры,
также не защищают от коррозии. Только при значительной тол-
щине слоя ржавчина оказывает защитное действие.
Многолетний опыт эксплуатации железобетонных судов пока-
зывает, что если арматура защищена слоем плотного бетона тол-
96
щиной не менее 10 мм для смачиваемых поверхностей и не менее
5 мм для всех остальных, то можно считать, что возможность
коррозии исключена.
§ 18. УСАДКА И ПОЛЗУЧЕСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
Деформативные качества бетона в значительной степени опре-
деляются свойствами цементного камня и входящего в него геля.
Последний является продуктом гидратации цемента; с течением
времени он претерпевает значительные изменения, превращаясь
из студенистой массы сначала в более вязкое, а затем в твердое
кристаллизующееся вещество. Вследствие того, что гель в зависи-
мости от влажности окружающей среды меняет свой объем и испы-
тывает пластические деформации под нагрузкой, в бетоне проис-
ходят явления ползучести и усадки.
Усадка — способность бетона уменьшаться в объеме при твер-
дении на воздухе и увеличиваться в объеме (набухать) при тверде-
нии во влажной среде (отрицательная усадка). Под действием
усадочных явлений в бетоне возникают собственные (усадочные)
напряжения и деформации, способные при неблагоприятных усло-
виях достигать значительных величин. Так, при созревании бетона
на воздухе его годовая линейная усадка составляет еу = (2-г-
-4-4)-10-4, т. е. больше предельной растяжимости.
Более интенсивно процесс происходит в ранний период созре-
вания бетона, в дальнейшем он-постепенно идет на убыль. Абсолют-
ная величина деформаций при усадке больше, чем при набухании.
При изменении влажности окружающей среды в бетоне может на-
блюдаться переход от усадки к набуханию и наоборот. Усадка
возрастает с повышением содержания цементного теста в бетоне
и увеличением активности цемента. Увеличение модуля упругости
бетона и прочности его заполнителей способствует снижению
усадки. Того же результата достигают, применяя безусадочные
или расширяющиеся цементы. Наличие арматуры в бетоне спо-
собствует существенному уменьшению усадочных явлений.
Характер изменения усадки неармированного и армированного
бетона показан на рис. 30.
В железобетоне вследствие усадки возникают усадочные напря-
жения: в бетоне — растягивающие, в арматуре — сжимающие.
При отрицательной усадке знак напряжений соответственно
меняется, а их величина при прочих равных условиях оказывается
меньшей.
Величина начальных усадочных напряжений в бетоне сту. б и
арматуре оу. а железобетонного элемента площадью F6, сечение
арматуры которого Fa, может быть определена по следующим фор-
мулам:
Sy. б^аР- Еу.б^а
''V.6 - ' » (Jv я - ' f
1 4- ЯрР 1 + ЯрР
7 Н. М. Егоров и др. 97
где еу. б — усадка бетонного элемента;
р
р, = — — коэффициент армирования сечения элемента;
* б
' Е,
упругости арматуры;
упруго-пластичности бетона при растя-
Рис. 30. Кривые усадки и разбухания
бетона и железобетона.
Ея — модуль
£б. р — модуль
жении.
Усадочные напряжения суммируются с действующими от внеш-
них усилий и вызывают дополнительное нагружение или разгрузку
бетона и арматуры. Наибольшую опасность усадочные напряжения
представляют для бетона рас-
тянутой зоны, так как могут
привести к более раннему
появлению трещин или к уве-
личению имеющихся трещин.
Если же прочность элемен-
та обеспечивается за счет ра-
боты растянутого бетона, то
она может существенно сни-
зиться. Для бетона сжатой
зоны усадочные напряжения
менее опасны; их величина
обычно намного меньше пре-
дела прочности бетона на
сжатие.
Дополнительные напря-
жения от усадки в арматуре
при прочих равных условиях резко снижаются с увеличением
количества арматуры и достигают значительной величины только
в элементах с относительно слабым армированием. Примени-
тельно к сильноармированным судовым конструкциям величина
этих напряжений мала по сравнению с возникающими от внеш-
них усилий.
В корпусе железобетонного судна процессы усадки могут про-
исходить интенсивно, поскольку судостроительный бетон приго-
тавливают с большим содержанием цемента высокой активности
(450—600 кг/м3). Однако до настоящего времени усадка бетона
в судовых конструкциях изучена недостаточно. Наблюдение за
судами в процессе их постройки и эксплуатации, а также анализ
процессов усадки позволяют прийти к следующему.
Для плит наружной обшивки, подвергающихся постоянному
смачиванию, усадка бетона не представляет значительной опас-
ности. Можно предположить, что в плитах подводной части со
стороны смоченной поверхности происходит набухание бетона, ока-
зывающее благоприятное влияние на прочность бетона при растя-
98
жении и на величину трещин (способствует их закрытию). В кон-
струкциях, находящихся в балластных и закрытых отсеках кор-
пуса, усадка также не может достигать значительной величины,
так как они периодически увлажняются или находятся в среде
с высокой влажностью воздуха. В худших условиях находятся
верхние части палубы, а также балки набора и переборки внутри
открытых отсеков, где усадочные явления могут понизить сопро-
тивляемость бетона растяжению и даже вызвать образование
усадочных трещин. Аналогичные явления возникают во всех ча-
стях корпуса в процессе его постройки, если не соблюдаются соот-
ветствующие правила ухода за бетоном, предусматривающие си-
стематическое увлажнение бетона, особенно в течение первого ме-
сяца после укладки.
На суда из обычного железобетона процессы усадки не оказы-
вают вредного влияния, так как прочность таких судов обеспе-
чивается без учета влияния растянутого бетона, поэтому неболь-
шое снижение его прочности из-за усадочных напряжений не имеет
особого значения. На величину разрушающих усилий железобетон-
ных конструкций усадка вообще не оказывает влияния. Дополни-
тельные усадочные напряжения в сжатом бетоне, возникающие
при отрицательной усадке, также неопасны, поскольку в зонах
сжатия судовых конструкций обычно имеются значительные ре-
зервы прочности.
Усадка представляет некоторую опасность для несмачиваемых
частей корпуса, так как может вызвать увеличение раскрытия
имеющихся силовых трещин. Указанное обстоятельство косвенно
учитывают при проверке таких конструкций на раскрытие трещин.
В этом случае предельно допустимая норма раскрытия трещин уста-
навливается более жесткой по сравнению с той, которую следо-
вало бы принять при определении раскрытия трещин с учетом влия-
ния усадки.
На основании изложенного расчет прочности судов из обычного
железобетона производят, не учитывая влияния усадки. Однако
при постройке судов из предварительно напряженного железо-
бетона это влияние необходимо учитывать, поскольку их проч-
ность и трещиностойкость в большой степени зависят от сопротив-
ляемости растяжению бетона. Последняя, как указывалось, может
существенно уменьшаться вследствие усадки. Ввиду отсутствия со-
ответствующих данных об усадке судостроительного бетона ее зна-
чения принимают такими же, как и для бетона наземных конструк-
ций, т. е. еу = 1,5-104. Для смачиваемых элементов корпуса допу-
скается уменьшать величину усадки.
Под ползучестью бетона понимают его способность увеличивать
собственные деформации с течением времени под действием неиз-
менной внешней нагрузки. Ползучесть бетона наблюдается при
сжатии и растяжении, однако для последнего случая она изучена
еще недостаточно.
7*
99
Экспериментально установлено, что ползучесть развивается
неравномерно (более интенсивно в ранний период нагружения и
медленнее — в последующий) и увеличивается в зависимости от
таких основных факторов: интенсивности нагружения бетона,
повышения содержания в бетоне цементного камня, уменьшения
Длительность нагружения, сутки
Рис. 31. Ползучесть сжатого бетона при различ-
ных величинах напряжения (опыты М. С. Бори-
шанского и Н. И. Никитина).
1—3— отношения величины напряжения к призмен-
ной прочности соответственно 0.91; 0,60; 0,30 (/? =
—- 310 кГ/см*).
размеров сечения элемента. Снижению ползучести бетона способ-
ствует более позднее нагружение его, увеличение прочности и жест-
кости, увеличение влажности окружающей среды, а также нали-
чие арматуры в бетоне. Характер явлений ползучести представлен
на рис. 31 и 32.
Рис. 32. Зависимость ползучести сжатого бетона от его возраста в момент загру-
жения (опыты М. С. Боришанского и А. В. Яшина).
1—5 —отношения величины напряжений в момент загружения к призменной проч-
ности соответственно 0,25; 0.35; 0,24; 0,22; 0,20.
Вследствие ползучести в железобетоне происходит перерас-
пределение внутренних усилий в сжатых элементах — бетон раз-
гружается, а арматура получает дополнительные напряжения.
Наблюдающаяся ползучесть может существенно изменять условия
работы статически неопределимых конструкций (изменение про-
гибов, углов поворота и пр.) и влиять на прочность и трещино-
стойкость элементов, выполненных из предварительно напряжен-
ного железобетона (снижается величина предварительного обжа*
тия бетона).
100
В обычных судовых конструкциях явления ползучести не учи-
тывают. Это объясняется относительно кратковременным действием
на связи корпуса максимальных расчетных нагрузок, вызывающих
высокие напряжения (например, волновая нагрузка). В подавляю-
щем большинстве случаев в сечении корпуса действуют длитель-
ное время небольшие напряжения, не способные значительно уве-
личить влияние ползучести. Этому способствует то, что в момент
нагружения судовых конструкций бетон имеет значительный воз-
раст, повышенную прочность и плотность и высокую влажность
среды, в которой он находится. Тем не менее явления ползучести
могут, по-видимому, оказывать влияние на работоспособность
элементов корпуса, так как размеры их сечений невелики, а содер-
жание цемента в судостроительном бетоне повышено. При расчете
прочности судов из предварительно напряженного железобетона,
связи.которых независимо от внешних нагрузок постоянно испы-
тывают значительные сжимающие усилия, ползучесть бетона сле-
дует обязательно учитывать.
§ 19. ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОН
Конструкции, в которых предварительно, т. е. в процессе изго-
товления, искусственно создаются собственные напряжения, улуч-
шающие их работу под нагрузкой, называются предварительно
напряженными. Собственные .сжимающие напряжения создаются
в бетоне за счет растяжения всей арматуры или ее части.
Предварительно напряженные конструкции имеют следующие
основные преимущества перед обычными железобетонными:
высокая трещиностойкость бетона конструкций, т. е. обеспече-
ние их работы под нагрузкой без трещин или с ограниченным рас-
крытием трещин;
экономия металла за счет использования стали с высокими
прочностными свойствами;
снижение веса конструкции благодаря ее повышенной несущей
способности и сокращению расхода бетона;
улучшение работы конструкции на восприятие многократно
повторяющихся и знакопеременных нагрузок;
повышение жесткости конструкции;
обжатие стыков сборных элементов;
повышение долговечности конструкции.
В судостроении различают общее и местное предварительное
напряжения. Общее предварительное напряжение, улучшающее
работу корпуса на общий изгиб, создается мощными арматурными
пучками или тросами, которые проходят вдоль всего корпуса'по
днищевым и палубным продольным связям.
Местное предварительное напряжение создается в связях, про-
тяженность которых по длине (или ширине) судна ограничена, при
101
этом оно обеспечивает главным образом местную прочность *.
Местное напряжение целесообразно применять в наиболее наг-
руженных элементах корпуса (плиты обшивки крупных судов,
переборки, шпангоутные рамы), которые в исполнении из обычного
железобетона оказываются чрезмерно тяжелыми.
Существует большое количество технологических приемов из-
готовления предварительно напряженных конструкций, различаю-
щихся между собой по способу натяжения арматуры, ее виду, типу
анкеровки, по способам и устройствам, используемым для созда-
<9
Рис. 33. Натяжение арматуры предвари-
тельно напряженных конструкций: а — на
упоры; б — на бетон.
1 — домкрат; 2—упор; 3 — анкерное устройство.
В первом случае реактивная сила от
ния напряжения.
При изготовлении пред-
варительно напряженных
конструкций применяют
следующие способы натя-
жения: механический, тер-
мический и химический
(использование расширяю-
щихся бетонов). Наиболее
широкое распространение
получил механический спо-
соб.
Механический способ
натяжения арматуры осу-
ществляется двумя прие-
мами: натяжением армату-
ры на упоры (рис. 33, а),
натяжением арматуры не-
посредственно на затвер-
девший бетон (рис. 33, б),
натяжения арматуры пере-
дается на специальные упоры, расположенные вне форм и не свя-
занные с ними. После укладки и затвердения бетона арматуру
с упоров снимают, и она, сокращаясь, передает сжимающие уси-
лия бетону.
Изменение величины исходного контролируемого напряже-
ния ов в арматуре происходит следующим образом. Величина о0
до спуска напряжений (снятия арматуры с упоров) уменьшается
на величину оп1 вследствие потерь от релаксации напряжений
в стали, податливости зажимов при вибрировании бетона и изме-
нения температуры арматуры. По окончании бетонирования и зат-
вердения бетона напряжение в арматуре составляет величину
°о — °ni- После спуска напряжения, вызывающего обжатие бе-
тона, величина предварительного напряжения в арматуре соста-
ва V
вит ст0 — оп1 — поб, где п = ~ — отношение модулей упругости,
1 Не исключена возможность восприятия такими связями и усилий общего-
изгиба, например, при местном обжатии стыков.
102
а а __напряжение в бетоне после обжатия. Ввиду появления плас-
тических деформаций в бетоне при сжатии и продолжения его усад-
ки в арматуре будут иметь место потери напряжения оп2 (потери
после окончания об!жатия бетона). Общая суммарная потеря напря-
жения составляет оп = оп1 + оп2. Перед восприятием внешней
нагрузки в арматуре устанавливаются предварительные напряже-
ния Он = °0 — па6 — °П-
При натяжении арматуры непосредственно на бетон арматуру
заводят в специальные каналы или пазы, предусмотренные в кон-
струкции при ее изготовле-
нии. В этом случае проис-
ходит одновременное рас-
тяжение ар матур ы и сжатие
бетона, причем арматура не
имеет сцепления с бетоном.
Напряженное состояние
сохраняется путем закреп-
ления арматуры по концам
секций специальными ан-
керными устройствами.
В каналы после обжатия
нагнетают цементный ра-
створ, после затвердения
которого осуществляется
сцепление арматуры с бе-
тоном.
3 сетки. N 8^0,1 та
50мм
Напряженияварматуре Рис. 34. Конструкция армоцементной судо-
после обжатия равны о0— вой плиты.
паб — оп1. Потери непо-
средственно после обжатия опх обусловлены обжатием прокладок,
податливостью анкеров, а также трением арматуры о стенки ка-
нала. В дальнейшем наблюдаются потери оп2, вызванные усадкой,
ползучестью бетона и релаксацией напряжений в стали. После
проявления этих потерь установившиеся напряжения составляют
он = о0 — паб — оп (где стп = оп1 + оп2).
При приложении внешней нагрузки к конструкции арматура мо-
жет воспринимать напряжения, равные по величине ноб + 300,
где 300 — величина напряжений, соответствующая предельной рас-
тяжимости бетона, кПсм2. Если в конструкции допускается по
условиям эксплуатации ограниченное раскрытие трещин, то на-
пряжения в арматуре можно соответственно увеличить.
Способ натяжения арматуры на бетон целесообразно применять
при общем обжатии корпуса, способ натяжения на упоры — при
изготовлении отдельных секций.
103
§ 20. АРМОЦЕМЕНТ
Разновидностью железобетона является сравнительно новый
судостроительный материал — армоцемент. Отличительная особен-
ность этого материала — дисперсное армирование тонких плит,
изготовляемых из цементно-песчаного бетона, тонкой стальной про-
волокой в виде тканых сеток. Конструкция армоцементной ребрис-
той плиты показана на рис. 34. Относительно высокое содержание
тонкой арматуры и ее равномерное распределение по сечению при-
дает армоцементу ряд положительных свойств, выгодно отличаю-
щих его от обычного железобетона. К числу положительных ка-
честв армоцемента относятся: высокая трещиностойкость материа-
ла, обусловленная применением большого числа стержней арма-
туры малого диаметра; повышенные деформативные свойства;
экономичность конструкций, связанная с более низким расходом
материалов; высокая ударная прочность.
Недостаток армоцемента — ненадежная защита арматуры от
коррозии, так как толщина защитных слоев невелика.
Для изготовления судовых армоцементных конструкций при-
меняют цементно-песчаный бетон, а в качестве арматуры — сталь-
ные сетки (см. § 16).
РАЗДЕЛ В
КОНСТРУКЦИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СУДОВ
Глава VI
Основные положения
§ 21. ОБЩИЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ
В отличие от стальных судов корпус железобетонного судна
имеет большое количество водонепроницаемых переборок, однород-
ную конструкцию набора, значительно большие толщины обшивки
и настилов. Ниже рассматриваются общие конструктивныетребова-
ния, предъявляемые к корпусу железобетонного стояночного судна
Правилами Речного Регистра РСФСР, условиями эксплуатации,
постройки и т. п.
Сопротивляемость железобетонной обшивки ударным нагруз-
кам намного ниже, чем стальной, поэтому опасность появления
пробоин в железобетонном корпусе повышается. Для обеспечения
непотопляемости железобетонного судна корпус его разбивают на
ряд водонепроницаемых отсеков; число их намного больше, чем у
стальных корпусов.
Основное количество водонепроницаемых отсеков располагают
вдоль бортов и транцев, так.как именно в этих частях корпуса
чаще всего происходит повреждение обшивки.
На судах ранней постройки водонепроницаемые отсеки делали ,
небольшими, так что при затоплении одного из них или нескольких
судно не получало значительного крена или дифферента и остава-
лось в эксплуатации. Дополнительный изгиб корпуса от затопле-
ния отсеков оказывался небольшим. Однако чрезмерное дробление
корпуса на отсеки затрудняет использование его внутренних
помещений, усложняет постройку и может привести к дополнитель-
ному. расходу материалов на изготовление переборок. На судах
более поздней постройки отказались от чрезмерного дробления
корпуса на отсеки. Кроме того, практика эксплуатации стоя-
ночных железобетонных судов показала, что при устройстве
105
специальной защиты бортов и транцев вероятность получения суд-
ном пробоин снижается.
В соответствии с Правилами Речного Регистра РСФСР водоне-
проницаемые переборки в железобетонных корпусах размещают
так, чтобы обеспечить непотопляемость судна при затоплении любого
отсека, примыкающего к борту или транцу. Нередко непотопляе-
мость железобетонному корпусу обеспечивают при затоплении лю-
бого отсека, расположенного в средней части (на случай возможно-
го получения пробоины в днище при спуске корпуса на воду и пр.).
У судов- классов Л и Р (с избыточной высотой надводного борта)
все водонепроницаемые переборки, кроме пиковых, могут не иметь
водонепроницаемого соединения с палубой в том случае, если при
затоплении любого одного отсека надводная часть переборки со-
хранит высоту не менее 0,7 м. Данное допущение позволяет сущест-
венно упростить соединение переборок с палубой, особенно при сек-
ционной постройке, так как такое соединение выполнить водоне-
проницаемым в ряде случаев сложно.
Поскольку обычный судостроительный бетон пропускает нефте-
продукты, цистерны для хранения жидкого топлива делают на
железобетонных судах металлическими, а затем вставляют в соот-
ветствующие топливные отсеки из обычного железобетона. Цис-
терны размещают таким образом, чтобы между ними и корпусом
оставалось достаточное пространство для осмотра. В последнее
время разработан состав нефтенепроницаемого бетона, обладаю-
щего достаточной плотностью и стойкостью. В отсеки из такого бе-
тона можно заливать нефтепродукты: вставные цистерны в этом
случае не делают.
В связи с тем, что при нагревании прочность бетона снижается,
все элементы железобетонного корпуса, подвергающиеся длитель-
ному нагреву, снабжают изоляцией или экранируют, чтобы пре-
дохранить бетон от нагрева, превышающего 100° С. В отдельных
случаях допускается кратковременный нагрев бетона до 200’° С,
однако при этом учитывают снижение его прочностных характе-
ристик.
Во избежание коррозии арматуры не разрешается устраивать
проводку судовых сетей электрического тока в теле плит и балок
железобетонного корпуса.
Основная конструкция корпуса железобетонных судов — на-
борная. В этом случае корпус собирают из плит, подкрепленных
балками набора, имеющими одинаковое бетонное сечение. Для не-
больших судов применяют безнаборную конструкцию корпуса, а
в отдельных случаях — смешанную, собранную из ребристых
и безребристых элементов.
Надстройки железобетонных судов внутреннего плавания в боль- '
шинстве случаев не принимают участия в общей продольной проч-
ности корпуса. Эго существенно упрощает их конструкцию и делает
их более экономичными (сокращается расход материалов). •
106
Для защиты элементов железобетонного корпуса от ударных
нагрузок и истирания применяют специальные устройства, исполь-
зуют облицовку или значительно усиливают подверженные этим
нагрузкам элементы. Все это значительно повышает надежность и
срок эксплуатации железобетонного судна.
Все основные несущие части корпуса в районе изменения их
формы, размеров или системы набора выполняют без резких обры-
вов и искривлений, способных вызвать местные концентрации на-
пряжений. Площадь сечения арматуры целесообразно изменять за
счет соответствующего увеличения или уменьшения диаметра стер-
жней, сохранив при этом их количество. Толщину плит или вы-
соту (ширину) балок следует изменять постепенно, обеспечивая
уклон не более 1:3. Обрывающиеся балки необходимо закреп-
лять на ближайших перекрестных связях или усиленных участ-
ках плит. Обрывы стержней рекомендуется рассредоточивать по
длине и ширине элемента таким образом, чтобы в одном сечении
изменение площади арматуры, расположенной в растянутой зоне,
составляло не более 25% для плит и 30% для балок, а для арматуры,
расположенной в сжатой зоне, не более 40% ее общей площади.
Углы (90° и менее) пересекающихся плит и балок набора
должны иметь скругления или скошенные фаски размером не ме-
нее 25 мм.
Толщину защитного слоя бетона, равную минимальному рас-
стоянию от поверхности арматуры до кромки бетона, принимают
равной, мм: для наружных и внутренних поверхностей корпуса,
подвергающихся смачиванию, не менее 10, а для остальных не ме-
нее 5. Для судов, плавающих в морской воде, толщину защитного
слоя принимают на 5 мм больше. Это условие относится и к судам,
эксплуатирующимся на акватории, загрязненной нефтепродуктами
или другими агрессивными веществами. На истираемых участках
бетона, не имеющих специальной защиты, толщину защитного слоя
увеличивают до 20 мм.
Размеры сечений элементов железобетонного корпуса, количе-
ство и расположение в них арматуры устанавливают на основании
расчета в соответствии с указаниями раздела Г, при этом должны
быть обеспечены достаточная прочность и допустимое раскрытие
трещин.
При армировании необходимо соблюдать следующие конструк-
тивные требования.
Площадь сечения растянутой арматуры должна составлять от
площади бетонного элемента сечения не менее, %: для арматуры
класса А-1—0,5; А-П—0,4; А-Ш—0,3.
Рекомендуется использовать арматуру периодического профиля,
так как она обладает лучшим сцеплением с бетоном и уменьшает
раскрытие трещин. Если арматура назначается конструктивно
или не испытывает значительных напряжений, то ее можно
выполнять гладкой. Допускается в одном сечении применять
107
арматуру двух соседних классов: например, A-I и А-П или
А-П и А-Ш.
Все стыки стержней арматуры диаметром более 10 мм необхо-
димо сваривать равнопрочным соединением в соответствии с указа-
ниями § 24. Стержни меньшего диаметра можно соединять без
сварки путем перепуска их концов на 30d, если стык расположен
в растянутой зоне, и на 20d — в сжатой (рис. 35, а, б).
Рис. 35. Соединения и гибы арматуры: а — соединение без сварки
стержней периодического профиля; б — то же, гладких; в —
нормальный крюк; г — прямой крюк; д — отгибы арматуры;
е — армирование угла при Р 165°; ж — то же, при 165°.
Указанным способом в одном сечении допускается соединять
в растянутой зоне не более 25% стержней гладкой арматуры и 50%
стержней периодического профиля.
При конструировании арматуры следует обратить особое внима-
ние на надежную анкеровку ее концов, которую выполняют с по-
мощью приварки обрываемого стержня к другим пересекающимся
с ним стержням или специальным анкерам; либо путем перепуска
стержней от того места, где они не требуются по расчету, на длину,
равную 30d для растянутой и 20d для сжатой арматуры. Кроме
того, все гладкие растянутые стержни, учитываемые при расчете
прочности, должны заканчиваться нормальным или прямым крю-
ком (рис. 35, в, г).
Во всех случаях не допускается перегиб растянутой арматуры
при армировании входящих углов, меньших 165° (рис. 35, е), так как
это может привести к тому, что арматура будет вырвана из бетона
или бетон разорван. В данном случае арматуру следует выполнять
из отдельных пересекающихся стержней с надежно закрепленными
концами (рис. 35, ж).
108
Отгибы арматуры производят по дуге радиусом не менее Юс!
для гладких стержней и 12d — для стержней периодического про-
филя. Углы отгибов обычно принимаются кратными 15° (рис. 35, д).
Арматуру необходимо располагать таким образом, чтобы она не
препятствовала качественной укладке бетона (образование пустот
и раковин). С этой целью расстояние в свету между ближайшими
параллельными стержнями должно быть равно диаметру стержня,
но не менее 20 мм. В межсекционных соединениях и местах сварки
арматуры указанное расстояние можно уменьшить до 10 мм.
Основные технологические требования к конструкции корпуса
железобетонного судна следующие.
Корпус должен быть приспособлен к секционному или секцион-
но-монолитному способу постройки — более прогрессивному по
сравнению с монолитным. При секционно-монолитном способе вер-
тикальные части корпуса (иногда палубу) выполняют из секций,
а горизонтальные части, криволинейные участки, усиления и пр. —
монолитными.
Конструкцию корпуса необходимо выбирать такой, чтобы
можно было унифицировать секции, для изготовления которых по-
требуется минимальное количество различной оснастки (в частности
форм). Для этого принимают одинаковое (или близкое) бетонное
сечение для всех основных балок набора корпуса, а также равное
расстояние между ними. Кроме того, секции должны обладать дос-
таточной прочностью и жесткостью при работе с ними. Учитывая
это, целесообразно размещать балки набора вдоль длинной стороны
секции. Не рекомендуется применять секции с пересекающимися
балками набора или с ребрами, расположенными со стороны наруж-
ной и внутренней (или верхней и нижней) поверхности.
Протяженность межсекционных соединений, особенно находя-
щихся на наружной обшивке, должна быть минимальной. Для
этого укрупняют секции и устраивают совмещенные стыки, соеди-
няющие сразу три-четыре секции.
Межсекционные соединения следует располагать в местах,
удобных для бетонирования: стыки бортов и транцев с днищем и
палубой размещают в горизонтальной плоскости; переборки по
периметру присоединяют не только к плитам, но и к балкам набора;
секции переборок соединяют с палубой в местах стыкования палуб-
ных секций. Во всех случаях желательно располагать межсекцион-
ные соединения в менее напряженных сечениях.
В качестве основной следует применять сварную арматуру; ее
собирают из сварных сеток и плоских или объемных сварных кар-
касов балок. Такая арматура по сравнению с вязаной более тех-
нологична, отличается большой прочностью и жесткостью. Вяза-
ную арматуру используют для элементов сложной конструкции —
криволинейных или изготовляемых монолитным способом.
, При конструировании отдельных элементов следует, по возмож-
ности, унифицировать толщину плит и сечения балок набора.
109
В арматуре желательно ограничить количество стержней различных
диаметров: разница между ближайшими диаметрами стержней
должна быть не менее 2 мм.
§ 22. ФОРМА КОРПУСА
Для железобетонных стояночных судов внутреннего плавания
характерна упрощенная форма обводов корпуса как более техно-
логичная в постройке и удобная в эксплуатации. Наиболее рас-
пространенная форма корпуса (рис. 36)—с большой цилиндрической
вставкой, имеющей плоское днище и вертикальные борта. Конце-
вые образования выполняют из плоских элементов за счет подъема
днища и сближения бортов. Обычно предусматривают вертикаль-
ный или наклонный транец. В большинстве случаев форма корпуса
симметрична относительно миделевой и диаметральной плоскостей.
Длина концевого заострения корпуса составляет обычно I =
= (0,05 s- 0,10)L, ширина транца Ь = (0,6 ч- 0,8)В. Выбранные
размеры дают возможность разместить на палубе в оконечности
якорные и швартовные устройства, а также упорные сваи, удержи-
вающие судно на определенном расстоянии от берега. Подъем
днища в оконечности равен h = (1,10-г- 1,3)7\ Благодаря нак-
лону днища в оконечностях уменьшается буксировочное сопротив-
ление судна и снижаются ударные воздействия от плавающих
предметов.
Скулу делают с наклоном под углом 45° (высота скоса 15—40 см)
или прямоугольной. Наибольшее распространение получила пря-
моугольная скула, хотя в ряде случаев она менее удобна в эксплуа-
тации (например,.для корпуса плавучего крана). На судах ранней
постройки, строившихся монолитным способом, скуловые образо-
вания делали скругленными, как и места примыкания наклонной
части днища к транцу.
Палуба стояночных железобетонных судов обычно не имеет сеД-
ловатости и криволинейной погиби в поперечном направлении. Од-
но
нако для стекания воды с палубы необходимо предусмотреть либо
общий подъем палубы в ДП f — (0,015н-0,025)В, либо местный
уклон порядка (1 :Юн-1:20) на отдельных ее участках. Так, при
наличии большой надстройки участки палубы, расположенные вне
надстройки (потопчины), имеют уклон к бортам и транцам, в то
время как под надстройкой палубу выполняют горизонтальной.
Для формы корпуса, показанной на рис. 36, характерны такие
значения коэффициентов полноты: водоизмещения б = 0,80-ъ 0,95,
ватерлинии а = 0,83-ь0,97, миделя Р = 0,98-^1,00.
Рис. 37. Форма обводов корпуса стояночного судна, эксплуатирую-
щегося в условиях волнения.
В отдельных случаях возможны следующие отступления от
описанной формы обводов стояночных судов. Для небольших судов
длиной не более 30 м корпус обычно делают в форме параллелепи-
педа (прямоугольный понтон). Такой корпус отличается простотой
постройки.
На некоторых судах длиной 35—65 м днище делают без подъема
в оконечностях, а транцы располагают на всю высоту. Такая кон-
струкция требует усиления транца и менее удобна в эксплуатации.
Для удобного размещения якорного устройства плоские транцы
иногда выполняют наклоненными наружу.
Если судно предназначено для постоянной эксплуатации только
у правого (или у левого) берега, его обводы могут быть не симмет-
ричными относительно ДП: борт, обращенный к реке, имеет обыч-
ную форму, а к берегу — форму параллелепипеда. Такие суда
не нашли широкого распространения.
У стояночных судов, эксплуатирующихся в условиях волнения,
форма обводов корпуса характеризуется большей длиной концевых
заострений и наличием килеватости (рис. 37).
Транспортные железобетонные суда внутреннего плавания так-
же отличаются упрощенной формой обводов корпуса. Такая форма
111
112
более проста в постройке 1 и в то же время не приводит к значитель-
ному увеличению сопротивления движению (учитывая относитель-
но небольшие скорости указанных судов).
Для того, чтобы свести к минимуму отрицательное влияние
большого веса железобетонного корпуса, его обводы, как правило,
выполняют более полными по сравнению с принятыми у сталь-
ных судов.
Теоретический чертеж железобетонной баржи-площадки грузо-
подъемностью 600 т показан на рис. 38.
§ 23. СИСТЕМЫ НАБОРА КОРПУСА
При постройке корпуса железобетонного судна применяют про-
дольную, поперечную или смешанную систему набора. На неболь-
ших судах могут вообще отсутствовать балки набора, их роль в этом
случае выполняют часто расставленные поперечные переборки.
Такие суда называют безнаборными.
В отличие от металлического корпуса, имеющего холостые и
усиленные балки, у железобетонного размеры и конструкция
всех продольных или поперечных балок набора одинаковые, т. е.
однородные. Для железобетонных судов также характерно жесткое
или близкое к нему закрепление концов большинства балок набора.
Приведем краткое описание систем набора стояночных железо-
бетонных судов внутреннего плавания.
Продольная система набора (рис. 39). Характеризуется нали-
чием часто расставленных (через 1,2—1,5 м) по днищу, бортам, па-
лубе продольных балок (стрингеров) и мощных шпангоутных рам
или поперечных переборок, расположенных через 3—5 м. Ребра
продольных и поперечных переборок устанавливают в горизон-
тальном или вертикальном направлении в плоскости соответствую-
щих стрингеров. В представленном на рис. 39 корпусе поперечными
связями в районе бортовых отсеков служат поперечные переборки,
а в районе среднего отсека — шпангоутные рамы. Данная система
набора позволяет сократить расход материала при постройке кор-
пусов судов испытывающих значительный продольный изгиб.
Недостатки такой системы набора: пониженная местная проч-
ность бортов и сложность постройки из-за наличия многочисленных
переборок и пересечений балок набора.
Продольную систему набора применяют при постройке наиболее
крупных стояночных судов, длина корпуса которых 65 м и более;
постройку таких судов вели монолитным способом.
Поперечная система набора (рис. 40). Характеризуется нали-
чием одинаковых шпангоутных рам, расположенных равномерно
по всей длине через 1,1—1,5 м. Обычно при этой системе набора кор-
1 Следует учесть, что железобетонный корпус может иметь ту же форму обво-
дов, что и стальные суда.
8 Н. М. Егоров и др. 113
МиВеиь дп
—1—L r \ ДП—1—1—1——г
Рис. 39. Корпус с продольной системой набора'.
пус имеет две продольные переборки, выполняющие роль опор для
горизонтальных балок рам. Продольные и поперечные переборки
подкрепляют вертикальными ребрами.
Для поперечной системы набора характерно наличие более мощ-
ной, чем при продольной системе, обшивки корпуса. Эго обуслов-
лено тем, что обшивка обеспечивает восприятие всех общих и мест-
ных усилий, действующих в поперечном сечении корпуса.
Преимущества данной системы набора: высокая общая попереч-
ная прочность корпуса и местная прочность обшивки, простота
конструкции, технологичность, особенно при монолитной по-
стройке.
Недостаток поперечной -системы набора: при постройке длин-
ных судов, испытывающих значительный продольный изгиб, повы-
шается расход материалов по сравнению с продольной системой на-
бора.
Поперечную систему набора широко применяют при постройке
судов (особенно монолитным способом), длина корпуса которых
достигает 45—65 м, а также при постройке судов, на которых по
условиям общего расположения необходимо оборудовать большие
отсеки в корпусе.
Смешанная система набора (рис. 41). При смешанной системе
набора используют элементы двух рассмотренных выше систем:
палубу и днище выполняют по продольной системе с продольными
балками (стрингерами), а борта — по поперечной системе с верти-
кальными балками (шпангоутами). Расстояние между стрингерами
и шпангоутами равно 1,1—1,5 м. Опорами стрингеров служат по-
перечные переборки, расположенные через каждые 3—5 м. В от-
дельных случаях поперечные переборки можно заменить рамными
шпангоутами.
Для построенных по смешанной системе набора судов харак-
терно большое количество поперечных переборок, прич’ем водоне-
проницаемые отсеки располагают от борта до борта. В этом случае
при затоплении отсеков указанные суда не получают крен и Изме-
нение их осадки обусловлено только дифферентом.
Преимущества смешанной системы набора: уменьшение рас-
хода материалов, достаточно высокая общая и местная прочность
корпуса, хорошая технологичность, особенно при постройке сек-
ционным способом.
Недостатки такой системы: разбивка корпуса, имеющего сме-
шанную систему набора, на отсеки обусловливает меньшие удобства
при использовании внутренних помещений корпуса.
В настоящее время смешанная система набора, сочетающая по-
ложительные элементы продольной и поперечной систем, получила
наибольшее распространение и стала основной при постройке стоя-
ночных судов внутреннего плавания, длина которых 35—65 м.
Безнаборная конструкция корпуса (рис. 42). При такой кон-
струкции корпуса отсутствуют балки набора, а поперечные пере-
116
Разрез паДП
Рис. 41. Корпус со смешанной системой набора.
117
борки, расположенные через каждые 2—2,5 м, выполняют роль рам-
ных шпангоутов и служат опорами обшивки.
Обшивка безнаборных судов, отличающаяся от обшивки набор-
ных судов таких же размеров большей величиной пролетов, испы-
тывает значительные усилия местного изгиба. Это вызывает необ-
ходимость увеличить толщину плит и усилить армирование.
Основное преимущество безнаборной конструкции корпуса —
весьма высокая технологичность, особенно при секционном спо-
собе постройки. В ряде случаев к преимуществам данной конструк-
ции корпуса относится и плоская внутренняя поверхность отсеков
Рис. 42. Корпус безнаборной конструкции.
(например, при их обработке нефтенепроницаемыми или иными
покрытиями, при устройстве изоляции и пр.).
При безнаборной конструкции корпуса увеличивается расход
материала на его постройку по сравнению с наборной. Эго особенно
сказывается при увеличении длины судна, так как при этом резко
возрастают продольные изгибающие моменты. Данное обстоятель-
ство является основным недостатком безнаборной конструкции,
препятствует ее широкому применению.
Безнаборную конструкцию корпуса применяют при постройке
стояночных судов внутреннего плавания, длина которых 20—30 м.
Рассмотренные выше конструкции корпусов железобетонных
судов в отдельных случаях можно видоизменить следующим об-
разом.
1. В корпусах со смешанной системой набора, строящихся сек-
ционным способом, для сокращения протяженности прочных
стыков палубу над поперечными переборками делают разрезной и
тогда она не участвует в общей продольной прочности. В этом слу-
чае для обеспечения общей продольной прочности вводят мощный
* 118
палубный стрингер. Иногда для снижения веса корпуса и по усло-
виям постройки палубу под настройкой выполняют из дерева.
2. В наборной конструкции корпуса переборки и борта пол-
ностью или частично можно выполнять безнаборными с утолщенной
обшивкой, что более технологично и не приводит к значительному
дополнительному расходу материалов.
3. При поперечной системе набора концевые отсеки корпуса
можно выполнять по продольной или смешанной системе набора,
так как это обеспечивает более надежное подкрепление транцев и
всей оконечности судна. ___ -
Для транспортных железобетонных судов внутреннего плава-
ния применяют все рассмотренные системы набора: на баржах-
площадках — смешанную, на трюмных — поперечную, на паро-
мах — продольную.
§ 24. СВАРКА АРМАТУРЫ
Стержни судостроительной арматуры сваривают различными
способами, приведенными в табл. 17 и 18.
Тип соединения выбирают в зависимости от условий производ-
ства сварочных работ, конструкции арматуры, ее класса и диаметра.
Во всех случаях сварное стыковое соединение стержней должно
быть равнопрочным с сечением стержней и по возможности ком-
пактным, так как необходимо учитывать относительно небольшие
размеры элементов железобетонного корпуса, их большое насы-
щение арматурой и трудность бетонирования. Стык, располагаю-
щийся на криволинейном участке арматуры, должен выдерживать
ту же нагрузку на холодный загиб, что и стержни данной арматуры.
Сварку арматуры технологически выполняют и контролируют
в соответствии с указаниями, которые даны в разделе Д.
Приведем краткие сведения об электросварных стыковых сое-
динениях арматуры и их применении при строительстве железо-
бетонных судов внутреннего плавания (цифра соответствует но-
меру стыка в табл. 17).
1. Контактная сварка стержней встык является основной при
заготовке арматуры; широко применяется в тех случаях, когда
соединяемые стержни могут быть Поданы к стыковой сварочной
машине. Данное соединение не требует дополнительного расхода
металла, компактно, дает возможность изгибать стержни.
2. Стыковую сварку стержней внахлестку фланговыми швами
применяют преимущественно для соединения арматуры плит в меж-
секционных стыках и других местах.
Для горизонтальных стыков арматуры* применяют соединение
типа 2а, а для вертикальных — типа 26. Во всех фланговых швах
высота сварного шва должна быть равной 0,25d, но не менее 4 мм,
а ширина — 0,4d, но не менее 10 мм.
В таких стыках особое внимание следует обращать на соос-
ность соединяемых стержней, так как в противном случае при
119
g Таблица 17
Типы стыковых сварных соединений судостроительной арматуры
Номер типа стык а Вид сварки и тип стыка Конструкция соединения Класс арматуры Диаметр стержней, мм
1 Контактная электросварка стержней встык A-I А-П А-Ш 10—32
2 Внахлестку фланговым швом одним (а) или двумя (б) к1 г A-I А-П А-Ш 8—32 10—40 8—40
<9 A-I 8—40
3 Внахлестку электродуговыми точками /лк —к МЛ -ф- A-I 8—22
Продолжение табл. 17
Номер
типа
стыка
Вид сварки и тип стыка
Конструкция соединения
Класс
арматуры
Диаметр
стержней,
мм
4 С одной накладкой фланговым швом одним (а) или двумя (б) 10d w 10d tsT A-I А-П А-Ш 8—12 8—10 8—10
0 * t5d, A-I 8—12
5 С двумя накладками фланговыми швами одним (а) или двумя (б) 5d ,й| и A-I A-I I A-III 8—40 10—40 8—40
~Т ['ним ~Ь1Гн j -
2,5d 1 2,5d « 3-
Продолжение табл. 17
Номер типа стыка Вид сварки и тип стыка Конструкция соединения Класс арматуры Диаметр стержней мм
6 С двумя накладками электродуговыми точками г г A-I А-П А-Ш 8—22 10—20 8—20
7 Одиоэлектродная ванная с желобчатой подкладкой 15<1 г- IU. A-I А-П А-Ш 20—32
Вид сварки и тип стыка
Конструкция соединения
Номер
типа
стыка
Класс
арматуры
Диаметры
стержней,
мм
Контактная точечная пересекающихся стержней
1 “ 41
т
A-I
А-П
А-Ш
6—40
Электродуговая сварке стержней с пластинками
фланговыми швами [двумя (а), четырьмя (б)]
A-I
А-П
А-Ш
8—40
5)
2,5d
2
Продолжение табл. 18
Номер типа стыка Вид сварки и тип стыка Конструкция соединения Класс арматуры Диаметры стержней, мм
3 Электродуговая точками стержня с пластинками внахлестку A-I А-П А-Ш 8—10
1) - 12—16
4 Электродуговая под флюсом стержней втавр с пластинками . A-I А-П А-Ш 6—30 10—28 6—28
1
Продолжение табл. 18
Номер типа стыка Вид сварки и тип стыка Конструкция соединения Класс арматуры Диаметры стержней, мм
5 Электродуговая стержней втавр с пластинками через отверстие Hit; ' 1 \ 9 1 \ A-I А-П А-Ш 12—40
6 Электродуговая фланговым швом отогнутых стержней с пластйиками А A-I А-П А-Ш 8—40
иже».
Hllllllllllll 1 J 1
7 Электродуговая точками отогнутых стержней с пластинками „„у,. А A-I А-П А-Ш 1 8—12
растяжении арматуры неизбежен ее дополнительный изгиб и по-
ворот стыка. Последнее обстоятельство может привести к отрыву
защитного слоя и дополнительным нагружениям арматуры и бе-
тона. Учитывая это, можно рекомендовать: для стержней d 12 мм
соединяемые концы перед сваркой отгибать до обеспечения соос-
ности арматуры; стыки стержней плиты, выполненные без отгибов,
располагать в плоскости арматурной сетки плиты.
При дополнительном контроле прочности соединений допус-
кается сварка типа 2а для стержней диаметром 6 мм из арматуры
класса A-I.
3. Стыковую сварку стержней внахлестку точками можно при-
менять в тех же случаях, что и сварку типа 2. Размеры точек долж-
ны быть не менее 2d X d (больший — в поперечном направле-
нии).
4. Стыковую сварку стержней внахлестку с одной накладкой
фланговыми швами применяют для соединения арматурных плит
в межсекционных стыках, если между арматурными выпусками
большие расстояния и невозможно применить стыки типа 2 илиЗ.
Накладку, диаметр которой равен диаметру стержней, распола-
гают в плоскости сетки плиты.
5. Стыковую сварку стержней с двумя накладками фланговыми
швами применяют для соединения арматуры плит и балок. Общая
площадь соединительных накладок должна превышать площадь
сечения соединяемого стержня для арматуры класса A-I на 30%
и для А-П и А-Ш — на 50%.
Данные стыки занимают много места в конструкции и требуют
большого объема сварочных работ. В настоящее время приме-
няются редко.
6. Стыковую сварку стержней двумя накладками точками
можно применять в тех же случаях, что и сварку типа 5.
7. Одноэлектродная ванная сварка стержней с желобчатой
подкладкой применяется в межсекционных соединениях для сра-
щивания арматуры балок. Толщина стальной подкладки 5 мм.
Зазор между стыкуемыми стержнями 2d3 (d3 — диаметр электрода
с покрытием), но не более 0,8d. При большем зазоре между стерж-
нями вставляют вкладыш необходимой длины и вместо одного
стыка сваривают два. Неплотность прилегания подкладки
к стержню со всех сторон — не более 2 мм.
При дополнительном контроле качества сварки разрешается
соединять стержни, начиная с d = 16 мм. Стержни из стали 35ГС
можно сваривать, используя съемные медные формы-подкладки.
Стыки данного типа являются компактными; они нашли широ-
кое применение в межсекционных соединениях.
Прочие сварные соединения судостроительной арматуры выпол-
няют в соответствии с указаниями табл. 18 с учетом следую-
щих дополнений (цифра соответствует номеру типа соединения
в табл. 18).
126
1. Контактная точечная сварка пересекающихся стержней
является основной для сварных сеток плит и сварных каркасов
балок. Для арматуры классов A-I и А-П диаметром 8—12 мм
разрешается заменять контактную сварку электродуговой (точ-
ками). „
2. Электродуговую сварку стержней с пластинками (фланго-
выми швами) используют для присоединения к листам (планкам)
анкеров или отдельных прутков арматуры. Эти швы обеспечи-
вают работу конструкции на срез. Высота сварного шва в данном
случае должна составлять 0,25d, но не менее 4 мм, а ширина —
0,4d, но не менее 8 мм. Толщина листов не менее 5 мм. Соединение
типа 26 не вызывает дополнительного изгиба; его применяют при
больших толщинах пластинки и величине d.
3. Электродуговую сварку точками стержней с пластинками
применяют в тех же случаях, что и сварку типа 2, но при мень-
ших значениях d. В отличие от соединения стыков типа 2 соеди-
нения точками вызывают меньшие сварочные деформации.
4. Для стержней, работающих на отрыв, применяют тавровое
соединение их с пластиной. Это соединение выполняют электро-
дуговой сваркой под флюсом. Толщина пластинки должна быть
не менее 0,5d, но не менее 5 мм.
5. В тех случаях, что и сварку типа 4, но при больших раз-
мерах d и 6 и в тех случаях, когда необходимо обеспечить особо
надежное соединение (например, для закрепления рамы двигателя)
применяют пробочное соединение, выполняемое электродуговой
сваркой. Диаметр отверстия принимают на 1—2 мм больше -d.
6. Для присоединения анкеров, работающих одновременно на
отрыв и сдвиг, применяют электродуговую сварку отогнутых
стержней с пластинками. Соединение осуществляют фланговыми
швами. При малых нагружениях анкера допускаются d — 6 мм
с односторонней приваркой фланговым швом.
7. Электродуговую сварку точками отогнутых стержней с пла-
стинками применяют для присоединения анкеров, работающих
на срез или отрыв. В последнем случае сварные точки следует
размещать возможно ближе к оси вертикальных отгибов.
Глава VII
Обшивка железобетонных судов
§ 25. ТОЛЩИНА ПЛИТ ОБШИВКИ
Обшивку днища, бортов, переборок и палубный настил железо-
бетонных судов выполняют в виде плит, толщину и армирование
которых назначают с таким условием, чтобы обеспечить достаточ-
ную прочность и надежность. В составе корпуса на плиты при-
ходится ~75% общего количества бетона и ~65% арматуры.
Для безнаборных корпусов эти цифры приближаются к 100%.
На 1 Л43 плиты приходится 100—300 кг арматуры.
Толщина плит hn железобетонных судов внутреннего плавания
(hn = 35-4-80 мм) зависит от армирования плиты, действующих
на нее усилий, от конструкции и материала корпуса. Толщина
плиты уменьшается с ростом прочности арматуры и возрастает
с увеличением пролета. Отношение длины пролета плиты / к ее
толщине hn для судов внутреннего плавания составляет: при попе-
речной системе набора 15—25, при продольной 15—30.
Ориентировочно можно считать, что толщина плит железо-
бетонных судов в 10 раз больше толщины аналогичной обшивки
стальных судов.
Наибольшее распространение получили плиты толщиной 40,
50, 60, 70 мм.
С уменьшением толщины плит значительно снижается их со-
противляемость ударным нагрузкам. Поэтому уменьшать толщину
плит не следует, хотя это и приводит к существенному снижению
веса корпуса. Плиты толщиной менее 35 мм оказываются при
обычном армировании малонадежными и трудными в изготовле-
нии, поэтому их не применяют в корпусостроении.
В соответствии с Правилами Речного Регистра РСФСР мини-
мальная толщина плит должна быть не менее значений, приве-
денных в табл. 19.
Толщина обшивки судов с поперечной системой набора больше
(на 15—20%), так как у них в поперечном сечении плиты сум-
мируются нормальные напряжения от местного и общего изгиба
(при продольной системе набора это исключено). В случае без-
наборной конструкции корпуса толщина плит на 25—40% увели-
чивается по сравнению с толщиной плит для наборной конструк-
ции: это вызвано большой величиной пролетов плиты, а в ряде
случаев — необходимостью обеспечить устойчивость.
Наибольшую толщину (60—70 мм) имеют плиты бортов и тран-
цев, подвергающиеся при эксплуатации интенсивным ударам пла-
вающих предметов, льда и швартующихся судов. Наименьшая
толщина (35—40 мм) характерна для плит ребристых переборок,
128
Таблица 19
Минимальная толщина плит
Части корпуса Минимальная толщина плит (мм) для бетона марки
250 300 400-500
Борта и транцы 60 60—50 50—40
Днище и открытые участки палубы 50 50—40 40
Переборки и палуба под настилом 40 40 40—35
Примечание. Меньшие значения относятся к судам длиной не бо-
лее 40 ж.
для плит, защищенных дополнительным настилом, или слабо-
нагруженных плит палубы. По длине корпуса толщина плит
борта сохраняется постоянной, толщина плит палубы и днища
может снижаться (не более чем на 25%) к оконечностям.
В районе скулы, палубного стрингера, ширстрека, ледового
пояса (если имеется) и на незащищенных участках палубы, под-
вергающихся интенсивному истиранию, толщину плит увеличи-
вают на 20—50%, усиливая при этом армирование. Рекомендуется
также увеличивать толщину плит в местах их пересечения, в райо-
нахкреплёния механизмов, штевней, якорных клюзов, массивных
закладных деталей- и пр.
Тяжело нагруженные плиты в опорных сечениях можно уси-
ливать вутами. Вуты, как правило, имеют уклон не менее 1 : 3
и высоту не более 0,5/гп. В связи с неизбежными в этом случае
технологическими усложнениями в настоящее время вуты при-
меняют редко, хотя их использование и позволяет на 10—15%
уменьшить расход бетона на изготовление плит.
§ 26. АРМИРОВАНИЕ ПЛИТ
.Плиты железобетонного судна обычно армируют двумя сет-
ками: одну размещают ближе к наружной поверхности плиты,
а другую — ближе к внутренней (рис. 43). Каждая сетка состоит
из стержней, пересекающихся под прямым углом и идущих вдоль
и поперек судна или горизонтально и вертикально.
Стержни сетки, расположенные перпендикулярно основным
балкам набора, называют рабочими, а идущие вдоль этих балок —
распределительными. При поперечной системе набора рабочую
арматуру плит образуют продольные стержни, а распределитель-
ную — поперечные; при продольной системе наоборот: рабочие
стержни идут поперек, а распределительные — вдоль судна.
Рабочая арматура, воспринимающая местные напряжения
в плите, оказывается более нагруженной, чем распределительная;
9 Н. м. Егоров и др. 129
площадь ее сечения больше. Рабочую арматуру всегда распола-
гают ближе к наружной поверхности, так как по мере удаления
от нейтральной оси ее работоспособность увеличивается.
В плитах обшивки и палубы рабочая арматура, расположен-
ная ближе к наружной поверхности плиты, имеет большую пло-
щадь сечения, чем размещенная со стороны балок набора. При
продольной системе набора эта разница составляет 40%; при попе-
1 п п п п
пппппппппп
п п л п п п
знннннн
ННННННЕ
ЗДнйне
ЗЕ
ЗЕ
ЗЕ
•JU
ЧЕ
ЗЕ
ЗЕ
ЧНННННЕ ЧЕ
3BHSHBBBEEHHHRRFW
^М.ННН.Н.Н,Н,НН.МНННЬ
ЧННННННММЫННЫНМНМЕRR
3HHRHHHHHHHHRRHHHEЧЕ
ФННН
Рис. 43. Основная конструкция плиты обшивки (арматура балки не
показана).
/ — плита; 2 — балки (переборки); 3 — сетка с наружной стороны; 4 — то же
с внутренней стороны; 5 — рабочая арматура; 6 — распределительная арматура.
речной системе набора — меньше. В плитах переборок для той
и другой сетки рабочую арматуру выбирают одинаковую. В пли-
тах диаметр стержней составляет d = 6-4-12 мм. Наиболее рас-
пространены диаметры 6, 8, 10 мм. На судах ранней постройки
применяли более тонкие стержни, однако в настоящее время их
больше не используют в связи с тем, что они не обеспечивают.
достаточной прочности сварных соединений. Приближенно можно
считать d = (0,10-4-0,20) h„.
Обычно диаметр рабочих стержней плиты d = 8-И0 ям,
а распределительных — d = 6-4-8 мм. Во всех случаях диаметр’
арматуры не должен превышать одной четверти толщины плиты.
Количество стержней в одном ряду сетки на 1 пог. м состав-
ляет 5—25 шт., т. е. расстояние между осями стержней (шаг t)
может изменяться от 200 до 40 му. Для повышения ударной
130
прочности плит расстояние между осями стержней должно быть
для рабочей арматуры t 2,5/in, а для распределительной t 4hn.
В современном железобетонном судостроении для армирования
плит преимущественно используют сварные сетки, изготовленные
с помощью специальных сварочных машин. Эти машины, как пра-
вило, используются для сварки сеток с шагом 100 мм для стержней
Рис. 44. Разновидности армирования плит: а — обычное расположение стержней
(со смещением сеток); б — цепное расположение стержней (стержни друг над
другом); в — арматура плиты с усилением; г — косая сетка; д — полуторная сетка.
/ — рабочая арматура; 2 — распределительная арматура; 3 — арматура усиления.
обоих направлений. На таких машинах можно сваривать стержни
одного направления с шагом 200 Мм, в отдельных случаях —
150 мм. Стержни другого направления могут иметь шаг более
100 мм, кратный 20 мм, а для отдельных машин — кратный
только 100 мм (см. раздел Д).
Для вязаной арматуры расстояние между стержнями должно
быть кратно 20—50 мм.
В сечении плиты стержни одного направления располагают
в шахматном порядке, т. е. со смещением сеток относительно друг
Друга на полшага (рис. 44, а). При прочих равных условиях
такое размещение арматуры обеспечивает наибольшую сопротив-
ляемость плиты действию ударных нагрузок, особенно при малых
ее толщинах. В плитах толщиной более 80 мм допускается рас-
9* 131
полагать стержни друг над другом (без смещения сеток), что
удобно в технологическом отношении (рис. 44, б).
Толщину защитного слоя бетона принимают для плит со сто-
роны наружной, а также смачиваемой поверхности — 10 мм,
с внутренней стороны — 5 мм. К смачиваемым относятся также
внутренние поверхности плит в балластных и топливных отсеках.
В отдельных случаях толщину защитного слоя увеличивают в от-
секах с повышенной влажностью воздуха или с периодическим
увлажнением бетона (открытые отсеки с большими люками, отсеки
для котельного отделения, санитарных помещений и пр.).
Для обшивки судов, эксплуатирующихся в морской воде, тол-
щину защитного слоя принимают больше на 5 мм. Кроме того,
защитный слой увеличивают на 5—10 мм для плит палубы, под-
вергающихся интенсивному истиранию (передвижение механизмов,
перетаскивание и установка тяжелых грузов и пр.), а в отдельных
случаях — и для плит транцев и бортов (истирание льдом, при
швартовке небольших судов и пр.). Для повышения сохранности
увеличенные защитные слои дополнительно усиливают тонкими
сетками с ячейками 20—30 мм.
Наряду с рассмотренным основным способом армирования
плит возможны следующие варианты.
В плитах, нагруженных, помимо изгиба, значительными осе-
выми растягивающими усилиями (например, от участия в общей
продольной прочности), между основными сетками можно уста-
навливать дополнительные стержни (рис. 44, в). Такие усиления
устраивают в районе скулы, палубного стрингера, а также на
участках, примыкающих к переборкам или отдельным сильно
нагруженным балкам набора. Наибольший диаметр указанных
стержней принимают не более 0,25/гп; как правило, он соответ-
ствует расстоянию между сетками плиты.
Плиты бортов и переборок, воспринимающие большие пере-
резывающие усилия, в отдельных случаях (например, борта кор-
пуса плавкранов) армируются косыми сетками, состоящими из
стержней, расположенных под углом 45° к горизонтальной пло-
скости (рис. 44, г). Иногда косую сетку устанавливают как допол-
нительную между основными, что существенно повышает сопро-
тивляемость плиты ударам. В последнее время косые сетки • не
применяются в связи с тем, что они усложняют постройку
судна.
В плитах переборок толщиной 35—40 мм допускается уста-
навливать вместо двух сеток одну полуторную, состоящую из
общего ряда распределительных стержней, по обе стороны кото-
рого размещаются рабочие стержни (рис. 44, д). Такие сетки
могут быть получены из двух обычных сеток, сложенных вместе.
Для наружной обшивки подобное армирование не допускается,
так как оно приводит к снижению ударной прочности и ухуд-
шению трещиноустойчивости плит.
132
Для усиления опорных сечений плит, которые, как правило,
являются наиболее нагруженными, устраивают армированные
вуты (рис. 45, а), закладывают дополнительные рабочие стержни
(рис. 45, б) длиной не менее 0,4/ + Ьр (где I — пролет плиты,
b _ ширина опоры). Такие стержни располагают в растянутой
зоне плиты между основными рабочими стержнями сетки. Такое
армирование, экономично, однако связано с некоторыми техно-
логическими неудобствами; оно целесообразно при больших про-
Рнс. 45. Усиление опорного сечения плиты (наружная сетка не показана):
а — устройство вута; б — установка дополнительной арматуры.
1 — плита; 2 — балка (переборка); 3 — сетка плиты с внутренней стороны; 4 — вут;
5 — арматура вута; б — дополнительные стержни над опорами.
летах (например, плиты палубы и днища безнаборных судов).
При данном способе армирования вуты плиты, как правило,
не устраиваются.
Конструктивно вырезы в обшивке оформляют различными
способами в зависимости от размеров вырезов, местоположения
и их влияния на прочность корпуса в целом. При небольших
вырезах (например, иллюминаторов) перерезанную нагруженную
арматуру компенсируют установкой дополнительных стержней
или специальных закладных деталей. Если вырезы люка имеют
периметр более 1,5 м или уменьшают площадь сечения элемента,
вводимого в эквивалентный брус, более чем на 15%, то такой вырез
подкрепляют дополнительно железобетонными и металлическими
комингсами.
Место выреза в переборке следует выбирать с таким расчетом,
чтобы при этом прочность конструкции по наклонным сечениям
не снижалась. По периметру вырезы окантовывают арматурой.
133
Во всех случаях в углах больших вырезов, где возможна кон-
центрация напряжений, дополнительно устанавливают стержни;
их располагают перпендикулярно биссектрисе угла.
§ 27. ПЕРЕСЕЧЕНИЕ ПЛИТ
Пересечения плит, выполняемые монолитно (в корпусе или от-
дельной секции), конструируют из условия обеспечения равной
или несколько большей прочности соединяемых элементов.
При этом растягивающие усилия целиком передаются на арма-
Рис. 46. Угловые соединения плит борта: а — с палубой; б — е днищем; в —
с. транцем. -
1 — растянутая арматура; 2 — сжатая арматура; 3 — сварка растянутой арматуры;
4 — анкеровка растянутой арматуры отгибом; 5 — арматура усиления продольная; & —
то же поперечная.
туру, стержни которой в местах пересечения свариваются иди
перепускаются друг за друга для обеспечения надежной анке-
ровки. Сжимающие усилия передаются на бетон и частично на
арматуру. Последнюю, по возможности, также сваривают или
анкеруют. Для обеспечения большей прочности в местах пере-
сечений плиты усиливают за счет устройства вутов или дополз
нительного армирования.
Рассмотрим монолитную конструкцию основных. пересечений
плит.
В угловых соединениях плит борта с палубой (рис. 46, а),
днищем (рис. 46, б), транцем (рис. 46, в) всю растянутую (нц-
134
ружную) арматуру сваривают или перепускают из одной плиты
в другую на 15d, но не менее чем на 15О.л«л4 (см. рис. 46, а). Сжатую
(внутреннюю) арматуру плиты или соединяют так же, как растя-
нутую, или обрывают в месте пересечения. В последнем случае
при использовании сварных сеток рекомендуется сваривать в пере-
сечениях концы одной сетки с поперечными стержнями другой.
В скуловом соединении (рис. 46, б) плиту утолщают на 25—
50% и армируют дополнительно продольными стержнями боль-
шого диаметра (16—25 мм), что значительно повышает прочность
скулы. Усиленную часть скулы с внутренней стороны армируют
Рис. 47. Тавровые и крестовые соединения плит: а — переборки с обшивкой
с вутом'; б — то же без вута; в — продольные переборки с поперечной.
1 — переборка; 2 —обшивка; S —отгиб арматуры («лапка»); 4 — приваренные анке-
рующие стержни; 5 — вут; 6 — арматура вута.
дополнительными поперечными стержнями, концы которых при-
варивают к сеткам или анкеруют в бетоне.
Переборки, примыкающие к наружной обшивке или к палуб-
ному настилу, образуют тавровые соединения (с*м. рис. 47, а).
Всю примыкаемую арматуру плиты заводят между сетками на-
ружной обшивки и отгибают, в результате чего образуются «лапки»
длиной 10d, но не менее 100 мм. Вместо «лапок» можно выпол-
нить анкеровку концов стержней переборки, приварив их к од-
ному или двум стержням, расположенным между сетками наруж-
ной обшивки (рис. 47, б). Для увеличения прочности опорного
сечения переборки устраивают армированные вуты с уклоном 1:3.
В местах пересечения переборок (крестовое соединение) всю
их продольную арматуру сваривают, а вертикальную устанавли-
вают так же, как и на соседних участках (рис. 47, в). Как и в пре-
дыдущем случае, опорные сечения устанавливают за счет устрой-
ства армированных вутов. При этом отдельные вутовые стержни
можно заменить общей рамкой (типа замкнутого хомута), уста-
новив ее горизонтально.
Если в местах примыкания или пересечения плит находится
межсекционное соединение,-то конструкцию рассмотренных узлов
изменяют.
135
§ 28. МЕЖСЕКЦИОННЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ПЛИТ
При строительстве железобетонных судов сборным или сборно-
монолитным способом связь секций корпуса друг с другом или
с монолитно изготавливаемыми частями осуществляют с помощью
межсекционных соединений (стыков). Указанные соединения имеют
свою специфику и в большой степени определяют прочность
и надежность корпуса судна, а также трудоемкость его постройки.
В связи с этим межсекционным соединениям в железобетонном
судостроении уделяют большое внимание.
На изготовление стыков расходуется до 10% бетона и стали
и приходится до 20—25% трудоемкости, требующихся на по-
стройку всего корпуса. Большая часть этих затрат (~75%) идет
на изготовление межсекционных соединений плит.
Все межсекционные соединения плит наружной обшивки, водо-
непроницаемых переборок и палубы, к которым предъявляют
повышенные требования прочности и водонепроницаемости, вы-
полняются на арматурных выпусках. В таких стыках выступаю-
щие из секции наружу арматурные выпуски (продолжение основ-
ной арматуры) сваривают встык с аналогичными выпусками
из другой секции; пространство между секциями заполняют (омо-
ноличивают) бетоном.
Стык на арматурных выпусках восстанавливает монолитную
конструкцию в месте разъема секций и обеспечивает достаточную
водонепроницаемость и прочность соединений (не менее 90% проч-
ности секции). Наиболее слабым и менее плотным в стыке является
сечение у поверхности соприкасания соединения бетона секций
с бетоном шва.
Стыки на арматурных выпусках являются наиболее трудоем-
кими (требуюТ большого объема сварочных и бетонных работ,
точной подгонки арматуры стыкуемых секций, тщательной обра-
ботки стыкуемых кромок), а прочность и жесткость соединения
обеспечивается только после созревания бетона. Поэтому при
проектировании стремятся сократить до минимума протяженность
стыков на арматурных выпусках.
Плоский стык плит на арматурных выпусках, которым соеди-
няют по пазам и стыкам секции наружной обшивки палуб и пере-
борок, показан на рис. 48.
В стыке, изображенном на рис. 48, а, арматурные выпуски
соединяются непосредственно один с другим внахлестку односто-
ронним или двухсторонним фланговым швом. В стыке, показан-
ном на рис. 48, б, соединение выпусков осуществляется одной илй
двумя накладками, привариваемыми фланговыми швами. Первый
тип стыка требует в два раза меньше сварки, однако второй тип
стыка более удобен при монтаже.
Ширина шва стыка равна Ьш = (Зн-5) hn, а длина выпусков —
/в = (Юн-30) d. Для первого стыка характерны меньшие значе-
136
ния Ьш и большие /в. Минимальный размер Ьш назначают с таким
расчетом, чтобы обеспечить достаточную протяженность сварного
шва стыкуемой арматуры. Во избежание опасного нагрева бетона
при сварке расстояние от конца шва до кромки секции принимают
не менее 4d.
Для удобства бетонирования и монтажа стык борта (транца)
с днищем, а в отдельных случаях и с палубой располагают гори-
зонтально и выполняют плоским на арматурных выпусках
Рис. 48. Плоские стыки на арматурных выпусках (сварка условно не
показана): а — соединение плит встык (арматура сварена внахлестку);
б — то же (арматура сварена с помощью накладок); в — борта с дни-
щем; г — переборки с бортом (днищем).
(рис. 48, в). Это достигается за счет устройства соответствующих
горизонтальных ребер на бортовых (транцевых) секциях.
Плоские стыки на арматурных выпусках, обеспечивающие
высокую прочность и плотность, используют для присоединения
водонепроницаемых переборок к балкам набора наружной обшивки
(рис. 48, г). Выпусками из ребра являются концы скоб или стерж-
ней, приваренных к продольной арматуре балки. Подобным же
способом можно присоединять переборки непосредственно к пли-
там наружной обшивки. Однако такой стык менее технологичен,
и его применяют редко.
В стыках с каждой стороны соединений устанавливают не менее
одного-двух стержней арматуры, которые располагают перпенди-
кулярно выпускам. Нарушение соосности стыкуемых выпусков
137
должно быть минимальным, так как в противном случае в зоне
стыка возникают дополнительные изгибающие усилия. Смещение
осей выпусков в плоскости плиты не должно превышать 4d,
а в перпендикулярном направлении — d.
Плиты борта с плитами палубы или транца соединяются угло-
выми стыками на арматурных выпусках (рис. 49). Размеры стыка
определяются размещением арматуры и конфигурацией угла.
Рис. 49. Угловые и тав-
ровые стыки плит на арма-
турных выпусках (сварка
условно не показана):
а—борт (транец) с палу-
бой; б — борта с транцем;
в — переборки с палубой
(бортом); г — переборка
с днищем.
При малом срезе угла стык выполняют, как показано на рис. 49, а,
при большом — рис. 49, б. В местах стыков толщина плиты
обычно увеличивается на 50—100%.
Выпуски растянутой арматуры в угловом стыке сваривают
внахлестку так же, как и в плоском стыке, используя заранее
согнутые соединительные накладки. Выпуски сжатой арматуры
сваривают (см. рис. 49, а) или обрывают в бетоне стыка, установив
при этом в сжатой зоне дополнительные стержни типа вутовых
(рис. 49, в). Для лучшей анкеровки дополнительные стержни
снабжают крюками или приваривают к продольным стержням,
в результате чего образуется сетка.
Для”соединения плит водонепроницаемых переборок с плитами
наружной обшивки .'применяют тавровый стык на арматурных
выпусках (рис. 49, в, г). При этом плиты наружной обшивкф
соединяют обычным плоским стыком на арматурных выпусках,
ширину которого увеличивают на 20—50%, а плиты переборок
примыкают к нему своими выпусками. Последние доводят до внеш-
ней сетки плиты обшивки и заацкеривают с помощью концевых
отгибов («лапок») длиной (8-ь 10) d (рис. 49, в) или приварки к про-
138
дольным стержням, располагающимся между сетками плиты об-
шивки (рис. 49, г).
С целью усиления опбрного сечения переборки в зоне стыка
устраивают армированные вуты с уклоном 1 : 3, увеличивающие
толщину плиты в полтора-два раза. Вуты армируют поперечными
и продольными стержнями, расстояние между которыми составляет
150—200 мм, или специальными сварными сетками. В днищевых
стыках для заливки бетона устраивают с одной или двух сторон
переборки литники шириной не менее 40 мм, а кромки перебороч-
ной секции делают со скосами.
В случае присоединения к секции монолитно изготавливаемого
элемента (например, при сборочно-монолитной постройке корпуса)
стыки на арматурных выпусках сохраняют свою принципиальную
конструкцию, однако в них выпуски из секций соединяются
сваркой с соответствующими стержнями монолитного элемента,
являющимися продолжением данных выпусков.
Тавровые и крестовые межсекционные соединения плит, рас-
полагающиеся внутри корпуса и не подвергающиеся постоян-
ному напору воды, выполняют с использованием металлических
закладных деталей. Последние заранее прикрепляются к секции
и в стыке свариваются друг с другом,, а затем омоноличиваются
бетоном. Данные соединения обеспечивают достаточную (но мень-
шую по сравнению с монолитом) прочность; их плотность ниже,
чем у стыков на арматурных выпусках.
Стыки на закладных деталях более технологичны, уменьшают
объем стапельных работ, удобны при монтаже корпуса, так как
позволяют получить прочное соединение без омоноличивания.
В то же время они по сравнению со стыками на арматурных
выпусках усложняют изготовление секций, требуют дополнитель-
ного расхода металла.
Тавровые соединения переборок с обшивкой на закладных
деталях показаны на рис. 50. Закладные детали состоят из планки
(толщина 5—6 мм, длина 80—200 мм) с приваренными к ней
анкерами диаметром 8—12 мм. В качестве последних могут быть
короткие стержни с концевыми шайбами, скобы или длинные
стержни. В отдельных случаях анкеровку планок осуществляют
с помощью непосредственной приварки их к арматуре сек-
ции..
Закладные детали располагают с шагом 250—500 мм и соеди-
няют в стыке сваркой фланговым швом (реже электродуговой
точечной сваркой) непосредственно друг с другом или с помощью
промежуточных планок (в тех случаях, когда детали не сопри-
касаются). Для армирования омоноличивающего бетона устанавли-
вают дополнительные продольные стержни или небольшие сетки,
прикрепленные к планкам или выпускам. Основные элементы
конструкции стыков на закладных деталях устанавливают с учетом
опытных данных об их прочности и плотности,
139
Рис. 50. Тавровые стыки плит на закладных деталях: а—с плитой
днища; б — с балкой набора.
140
Соединение пересекающихся плит переборок выполняют кре-
стовым стыком на арматурных выпусках (рис. 51, а) или на за-
кладных деталях (рис. 51, б). Стык первого типа применяется
в том случае, когда обе переборки разрезанные, а стык второго
типа — при одной разрезанной и другой непрерывной переборке
в межсекционном соединении.
Наряду с рассмотренными возможны комбинированные соеди-
нения плит: сочетание закладных деталей и арматурных выпусков.
Рис. 52. Комбинированные тавровые стыки плит: а — с промежуточ-
ным соединительным элементом; б — с приваркой арматуры к за-
кладной детали.
Комбинированный тавровый стык с соединительным элементом
в виде стержней диаметром 14—20 мм, к которому привариваются
электродуговой точечной сваркой арматурные выпуски из обеих
секций, показан на рис. 52, а. Вместо стержня можно устанавли-
вать одну (или две) продольную полосу. Такой стык можно при-
менять и для плоских соединений: он прост при монтаже, однако
менее прочен и плотен, так как соединительный элемент его может
сильно деформироваться и расслаивать омоноличивающий бетон.
В стыке, показанном на рис. 52, б, закладная деталь соеди-
няется с выпуском скобой, приваренной к основной арматуре
плиты.
В ряде случаев технологически более удобным является пло-
ский (рис. 53, а) или тавровый (рис. 53, б) стык плит, соединение
осуществляется сваркой прутков, полос или угольников, оканто-
вывающих секцию. Небольшой зазор между кромками секций
141
Заполняют жесткой цементно-песчаной смесью, уплотняемой ме-
тодом зачеканки. Такие стыки отличаются повышенной плот-
ностью и позволяют механизировать процесс их изготовления,
однако на их выполнение расходуется большое количество металла.
Тавровые стыки недостаточно проверены в производственных и
эксплуатационных условиях.
а)
Рис. 53. Стыки с омоноличиванием
зачеканкой: а — плоский; б — тав-
ровый.
В заключение следует отметить, что применяемые в настоящее
время конструкции межсекционных соединений плит нуждаются
в дальнейшем усовершенствовании, это особенно относится к повы-
шению их технологичности, а в отдельных случаях и плотности.
Глава VIII
Балки корпуса железобетонных судов
§ 29. ФОРМА СЕЧЕНИЯ И РАЗМЕРЫ
На балки корпуса железобетонного судна приходится при-
мерно 25—35% общего количества бетона и 30—40% арматуры.
Расход стали на 1 м3 бетона балок составляет 300—500 кг!м3.
По сравнению с плитами расход металла при изготовлении
балок увеличивается; технологически они более трудоемки.
Набор железобетонного корпуса не подразделяется на холо-
стой и рамный, как у стальных судов; он однородный. При попе-
речной системе набор состоит из одинаковых по конструкции
шпангоутных рам. При продольной системе основу набора состав-
142
они
Рис. 54. Форма сечения балок набора: а —
прямоугольная; б —трапециевидная; в — тав-
ровая; г — бульбовая.
ляют однородные продольные балки (стрингеры). В случае сме-
шанной системы набор бортов состоит из шпангоутов, а набор
днища и палубы — из стрингеров.
Следует иметь в виду, что при одинаковых размерах бетонного
сечения армирование однородных балок набора можно выпол-
нять по-разному, в зависимости от величины действующих на балки
усилий. Поперечные и продольные балки имеют принципиально
одинаковую конструкцию;
продольной и поперечной
арматурой, прочно прикре-
пленного к плите обшивки
или настила.
Ребра в подавляющем
большинстве случаев имеют
прямоугольную форму се-
чения (рис. 54, а). Их раз-
меры зависят от предъяв-
ляемых требований к обе-
спечению прочности и ме-
ста для размещения арма-
туры.
Высоту ребра йр уста-
навливают с таким расче-
том, чтобы обеспечить вос-
приятие нормальных на-
пряжений. Высота ребра
равна йр = 2004-600 мм
(до. 800 мм}, что состав-
ляет йр = (0,14-0,2) I (где
I — пролет балки). Чтобы
обеспечить необходимые условия совместной работы ребра с пли-
той обшивки, высоту ребра следует выбирать йр < 10йп.
Наиболее распространены балки высотой 300, 400, 500 мм.
Ширина ребра йр зависит преимущественно от величины пере-
резывающей силы и способа размещения арматуры. Конструк-
тивно принимают йр = (0,24-0,4) йр,, соблюдая условие: йр =
= (1,54-2,0) йп.
Во всех случаях необходимо, чтобы йр 5s йш1п. Величину йт1п
назначают с таким расчетом, чтобы арматура нормально разме-
стилась по ширине ребра. Это можно вычислить по следующей
формуле:
2 (Дх -|- d;} -f- nd -f- (n 1) c,
где Дх — толщина защитного слоя бетона до хомута;
d* — диаметр хомута;
d — диаметр продольной арматуры балки;
п — количество стержней d в одном ряду по ширине ребра;
Чр.
143
с — расстояние (по ширине) между соседними стержнями,
равное d, но не менее 20 мм.
Значения bmln для различных величин d, п, dx, Лх даны
в табл. 20.
Таблица 20
Минимальная ширина ребра
п дх. ММ *^Х> мм Минимальная ширина ребра bmin. (леи) при диаметре продольных стержней d-
10 12 14 16 18 20 22 25 27
4 58 62 66 70 74 78 84 93 99
5 6 62 66 70 74 78 82 88 97 103
2 8 66 70 74 78 82 86 92 101 107
4 68 72 76 80 84 88 94 103 109
10 6 72 76 80 84 88 92 98 107 113
8 76 80 84 88 92 96 102 111 117
4 88 94 100 106 112 118 128 143 155
5 6 92 98 104 110 116 122 . 132 147 159
3 8 96 102 108 114 120 126 136 151 163
4 98 104 110 116 122 128 138 153 165
10 6 102 108 114 120 126 132 142 157 169
8 106 112 118 124 130 136 146 161 173
Как правило, bp = 80-Н50 мм, реже — 200 мм; чаще всего
Ьр = 100 мм.
В отдельных случаях, для того чтобы удобнее было вынимать
из формы железобетонные секции, ширину ребер около плиты
несколько увеличивают и боковым стенкам придают уклон 1 : 10—
1 : 20 (рис. 54, б). В месте примыкания ребра к плите устраивают
фаски высотой 15—30 мм (чаще всего 25 мм) или скругления,
что позволяет уменьшить концентрацию напряжений в углах.
Кроме того, места примыкания ребра к плите можно усиливать,
устраивая в плите вуты.
Относительно редко встречаются ребра таврового и бульбо- •
вого сечений (рис. 54, в, г), позволяющие несколько уменьшить
расход бетона, при этом прочность их не снижается.
Размеры hp и Ьр у этих балок назначают так же, как и у обыч-
ных. Высоту бульба h' определяют путем расчета, учитывая
144
размещение продольной арматуры; ориентировочно можно при-
нимать 0,5/ip 2s h’ bp. Ширину суженой части ребра назна-
чают в зависимости от восприятия главных растягивающих напря-
жений: обычно Ь± = (0,5—0,7) Ьр, но не менее hn. В отдельных
случаях ребра таврового или бульбового профиля делают только
в средней части пролета балки; участки пролета, прилегающие
к опорам, представляют собой ребра прямоугольного сечения.
Балки указанного профиля, особенно тавровые, технологически
более сложны; их применяют на транспортных судах, а также
в том случае, когда размер сечения ребра велик.
При постройке судов секционным способом по возможности
следует применять ребра одинакового сечения, т. е. сводить к мини-
муму количество их типоразмеров, так как формы для изготовле-
ния секций — дорогостоящая оснастка. Обычно ширина ребра
остается постоянной, а высота изменяется. В этом случае ребра
меньшей высоты можно получить в тех же формах, устанавливая
в нижней части ячеек формы специальные вкладыши.
§ 30. АРМАТУРА БАЛОК
Железобетонные балки имеют продольную и поперечную арма-
туру. Отдельные стержни, соединенные между собой в местах
пересечений, образуют объемный арматурный каркас.
Продольная арматура балки предназначена для восприятия
нормальных, преимущественно растягивающих напряжений; диа-
метр ее 10—27 мм (реже 30 мм). Для продольной арматуры чаще
всего используют стержни диаметром, мм: 10, 12, 14, 16, 18, 20,
22, 25, 27.
В сечении балки должно быть не менее четырех продольных
стержней (по одному в каждом углу ребра) для получения четы-
рехгранного объемного каркаса. Продольную арматуру разме-
щают в наиболее удаленных от нейтральной оси сечениях, т. е.
со стороны верхней грани ребра и со стороны плиты.
В каждой из указанных зон продольные стержни располагают
по ширине ребра в два (реже в три) ряда, а по высоте — в один-
два (реже в три) ряда (см. рис. 54). Размещение арматуры по
ширине в три ряда значительно увеличивает минимальную ширину
балки. Двух- и особенно трехрядное расположение стержней
по высоте ребра немного уменьшает полезную высоту балки за
счет приближения к нейтральной оси центров тяжести соответ-
ствующей арматуры.
Следует иметь в виду, что совместно с продольной арматурой
балки, расположенной со стороны плиты, работают также стержни
плиты, уложенные вдоль ребра, и стержни распределительной
арматуры. С учетом этого часть продольной арматуры балки
нередко размещают в плите около ребра (см. рис. 54, в, г), бла-
10 Н. М. Егоров и др. 145
годаря чему в ребре со стороны плиты удается избежать многоряд-
ного армирования (рис. 54, а, б). .
В высоких балках при hp 500 мм посредине высоты ребра
у боковых граней дополнительно устанавливают продольную арма-
туру (по одному стержню диаметром 10—12 мм) для уменьшения
раскрытия возможных наклонных трещин (см. рис. 54, в, г).
Расстояние в свету между стержнями продольной арматуры с
принимают не менее их диаметра, но не менее 20 мм. Последнее
вызвано условиями укладки бетона. Защитный слой бетона до
продольной арматуры во всех случаях должен быть не менее
10 мм. Желательно, чтобы расстояние от поверхности балки до
близлежащей продольной арматуры было не меньше диаметра
соответствующих стержней.
По длине балки площадь сечения продольной арматуры неоди-
накова; она увеличивается в зоне действия наибольших растя-
гивающих усилий и уменьшается в зоне действия минимальных
или сжимающих усилий.
Как правило, со стороны ребра усиленно армируют сечения,
находящиеся в средней части пролета балки. Со стороны плиты
усиленно армируют опорные сечения балок. Указанное изменение
площади сечения продольных стержней позволяет рационально
и экономично использовать арматурную сталь.
Если растягивающие усилия по длине балки изменяются незна-
чительно (например, в балках, воспринимающих большие усилия
растяжения от их участия в общей продольной прочности), или
балка вообще слабо нагружена, то ее продольную арматуру
по длине можно не изменять. Указанная конструкция балки при-
ведена на рис. 55, а, б.
Продольную арматуру по длине балки изменяют или за счет
отгиба отдельных продольных стержней и перепуска их из одной
растянутой зоны балки в другую (рис. 55, в); или за счет уста-
новки дополнительных стержней в наиболее напряженных частях
пролета (рис. 55, г). Места обрыва или отгиба стержней могут
быть удалены не менее чем на 3(М от того сечения, где они по рас-
чету не нужны. Если гладкий стержень обрывается в растянутой
зоне, то его следует заканчивать концевым крюком. Стержни отги-
бают по радиусу с уклоном 45° или кратным 15°. По длине балки
отгибы должны отстоять один от другого на расстоянии =
= (U 1,5) hp.
Отгибы продольной арматуры воспринимают главные растя-
гивающие напряжения и существенно повышают прочность балки
по'наклонным сечениям. Поэтому в некоторых случаях продольную
арматуру балок дополнительно усиливают, устанавливая отдель-
ные отогнутые стержни, концы которых приваривают к продоль,-
ным стержням (рис. 55, б).
Для сильно нагруженных балок арматура с отгибами (см.,
рис. 55, в) иногда более экономична по сравнению с продольной
146
арматурой, выполненной только из. прямых стержней (см. рис. 55,
а, г). Однако последняя технологичнее и в настоящее время полу-
чила широкое применение при изготовлении балок набора судов
внутреннего плавания.
Поперечную арматуру балок выполняют в виде хомутов, пред-
ставляющих собой прямоугольные рамки, которые сделаны из
стержней диаметром dx — 6н-8 мм (редко 4—5 мм). Хомуты
Рис. 55. Конструкция продольной арматуры балки: а, б — без изме-
нения сечения арматуры по длине балки; в, г — с изменением сечения
за счет отгиба отдельных стержней и установки дополнительных.
бывают двух типов: закрытые (рис. 56, а) и открытые (рис. 56, б).
Основные разновидности указанных типов хомутов приведены
на рис. 56.
Хомуты охватывают снаружи продольные стержни ребра и вос-
принимают скалывающие (главные растягивающие) напряжения.
Армируя сжатую зону, они препятствуют появлению в ней про-
дольных трещин и предотвращают выпучивание сжатых стержней
продольной арматуры. Кроме того, хомуты необходимы для обра-
зования арматурного каркаса балок и обеспечения соединения
арматуры ребра с арматурой плиты.
Диаметр хомутов и расстояние между ними (шаг хомутов tx)
определяют исходя из условий обеспечения прочности балки, при
этом соблюдают Следующие требования: dx > 0,25d, tx sg 0,75/ip,
/x^15d, tx^ 250 мм. Если балка или элемент испытывают
дополнительно осевое сжатие, то необходимо, чтобы tx 1,56р.
Если в сжатом элементе площадь продольной арматуры превы-
шает 3% площади бетонного сечения, расстояние между хомутами
10*
147
принимают не более 10d (в данном случае d — диаметр продоль-
ных сжатых стержней, Ьр — ширина ребра или элемента).
Обыкновенно хомуты устанавливают с шагом /х = 100-ь-150 мм.
Около опорных сечений балки шаг хомутов можно уменьшить.
Толщину защитного слоя для хомутов Лх назначают такой
же, как и для арматуры плит: со стороны смачиваемой поверхно-
сти Лх = 10 мм, со стороны несмачиваемой поверхности Ах=5лл.
Каждый хомут должен охватывать в ребре не более пяти сжа-
тых стержней. При большем количестве стержней ставят узкие
сдвоенные хомуты, скобы или стяжки, скрепляющие противопо-
ложные ветви хомутов.
При установке открытых хомутов их незамкнутую часть сле-
дует располагать со стороны плиты с таким расчетом, чтобы пер-
пендикулярные ребру стержни плиты компенсировали отсутствие
замыкающей ветви. Боковые ветви хомутов в этом случае должны
иметь горизонтальные отгибы («лапки») длиной не менее lOdx,
которые располагают между сетками плиты.
Арматуру ребра и плиты соединяют с помощью не менее чем
двух продольных стержней ребра, размещенных между сетками
плиты. При замкнутых хомутах эти стержни должны находиться
внутри хомутов, а при открытых хомутах — устанавливаются над
«лапками» (в углу отгиба). Последний способ соединения более1
технологичен и удобен, так как позволяет собирать всю арматуру
из заранее заготовленных сеток плит и объемных каркасов ребра:
Если используют замкнутые хомуты, на месте собирают или кар-
кас ребра или внутреннюю сетку плиты.
148
В последнее время при строительстве судов внутреннего пла-
вания широко применяют арматуру ребер, собираемую из двух
плоских сварных каркасов (рис. 57). Изготовление такой арма-
Рис. 57. Арматура ребра, собранная из двух плоских каркасов.
состоит из продольных стержней с прикрепленными к ним боко-
выми ветвями хомутов, представляющими собой прямые стержни
с отогнутыми «лапками». В местах пересечения стержни прочно
соединяют точечной сваркой.
Рис. 58. Арматура усиления
палубного стрингера.
Два плоских каркаса сверху скрепляются один с другим
с помощью планок или поперечных стержней, приваренных
к крайним продольным стержням, в результате чего образуется
объемный каркас с открытыми хомутами. Расстояние между ука-
занными планками ta принимают не более 20d, но не более 500 мм,
149
а в случае дополнительного сжатия балки его уменьшают до
(10—15) d.
В днищевых балках пиковых, топливных и балластных отсеков
делаются голубницы для протока воды, в остальных отсеках
устраивать их необязательно. Голубницы бывают круглого или
иного сечения, площадью не менее 10 см2; их размещают между
хомутами с таким расчетом, чтобы в месте выреза защитный слой
для любой арматуры был не менее 10 мм. Подобным же образом
устраивают в балках палубы отверстия для прохода воздуха.
Пиллерсы железобетонных судов имеют прямоугольное сечение,
редко тавровое или крестообразное. Последние обладают повы-
шенной устойчивостью, более экономичны, но не технологичны.
Размеры сечения пиллерса и его армирование определяют
исходя из условий обеспечения прочности и устойчивости. Пил-
лерсы армируют не менее чем четырьмя продольными стержнями,
скрепленными часто расставленными хомутами. Шаг хомутов при-
нимают в соответствии с данными выше указаниями, но не более
наименьшей стороны сечения пиллерса.
Арматуру отдельных усилений корпуса конструируют прин-
ципиально так же, как и балок набора. Особое внимание обращают
на соединение арматуры этих усилений с арматурой примыкающих
к ним плит и балок; их соединяют с помощью сварки или пере-
пуска соответствующих стержней усиления корпуса.
Усиление палубного стрингера, выполненного в виде мощной
горизонтальной балки, которая связана с бортом, показано на
рис. 58. Для поперечного армирования, помимо хомутов, исполь-
зуют вертикальные стержни, проходящие сквозь балку и прива-
ренные к ее продольным пруткам или к хомутам. Концы верти-
кальной арматуры плит борта заводят в каркас балки усиления
и приваривают их в местах пересечений с горизонтальными
стержнями.
§ 31. УЗЛЫ ПЕРЕСЕЧЕНИЙ И МЕЖСЕКЦИОННЫЕ
СОЕДИНЕНИЯ БАЛОК
Узлы пересечений балок корпуса конструктивно решают по-
разному, в зависимости от условий нагружения и характера их
армирования. Их выполняют жесткими, обеспечивая максималь-
ную заделку соединяемых балок. Податливое закрепление балок
может привести к появлению недопустимо больших трещин,
опасных для водонепроницаемости корпуса и сохранности арма-
туры. Достаточная прочность и жесткость узла достигается за счет
непрерывности растянутой арматуры, увеличения размеров сече-,
ния соединяемых балок, установки дополнительной арматуры.
В угловых соединениях (бортовой шпангоут с днищевым, или.
с бимсом, вертикальное ребро транца с днищевым или палубным
стрингером и пр.) всю растянутую арматуру одной балки (рас-
полагают со стороны плиты) прочно соединяют сваркой с анало-
150
гичной арматурой другой балки и перепускают под тупым или
прямым углом (реже по радиусу), обеспечивая непрерывность
армирования растянутой зоны (рис. 59, а, б). Сжатую арматуру
соединяемых балок в узле обрывают, обеспечивая надежную
анкеровку ее концов (достаточная длина перепуска, устройство
концевых крюков, приварка к пересекающимся стержням).
Для повышения жесткости и прочности угловое соединение
усиливают вутом, располагая его со стороны сжатого ребра.
А-А
Рис. 59. Угловые соединения балок (плита не показана): а — скуловое; б —
• палубы с бортом.
Вут высотой (0,2—0,4) hp с уклоном 1 : 3—1 : 1 армируют одним
или двумя продольными вутовыми стержнями, концы которых
анкеруют в ребрах.
Поскольку в узле соединения действуют значительные пере-
резывающие силы и сжимающие напряжения, всю его арматуру,
включая и вутовые стержни, надежно перевязывают хомутами.
Если пересекающиеся в узле стержни располагают в одной пло-
скости, то менее жесткие из них отгибают внутрь ребра; какое-
либо уширение ребер балок в узлах не допускается.
Тавровое соединение балок набора (ребра переборок—дни-
щевые шпангоуты., бимсы, стрингеры) выполняют таким образом:
всю продольную арматуру притыкаемой балки (например, ребра
переборки) заводят в ребро основной балки (шпангоута, стрингера)
и анкеруют в нем, приваривая к пересекающимся стержням или
устраивая концевые крюки, отгибы и пр. (рис. 60). Арматуру
основной балки в узле сохраняют без изменения. Если необходимо
усилить опорное сечение балок, то делают армированные вуты
(с одной или двух сторон). Подобным способом присоединяют пил-
лерсы к балкам набора.
В угловом и тавровом соединении арматуру плит, примыкае-
мых к балкам, перевязывают в соответствии с указаниями § 27.
151
В соединениях перекрещивающихся балок (днищевой шпан-
гоут — днищевой стрингер и пр.) для обеспечения непрерывности
всю продольную арматуру размещают в ребрах на разных уровнях
(рис. 61). Если сделать это по каким-либо причинам невозможно,
то в районе пересечения менее жесткие стержни отгибают для про-
пуска более жестких.
Рис. 60. Тавровое соединение балок.
При различной высоте перекрещивающихся балок ребра мень-
шей высоты в пересечении можно усиливать за счет устройства
армированных вутов.
Вий Л
Рис. 61. Соединение перекрещивающихся балок.
Если в месте пересечения одна из балок обрывается, то ее про-
дольную арматуру надежно перевязывают с продольной арматурой
балки другого направления с помощью сварки (в местах пересе-
чений) или устройства отгибов.
Бортовые шпангоуты при смешанной системе набора, верти-
кальные ребра продольных переборок при продольной системе
набора, вертикальные ребра поперечных переборок и транцев при
поперечной системе набора в местах примыкания к днищу (а иногда
и к палубе) заделывают по концам с помощью специального уси-
ления в виде короткого ребра. Ребро, расположенное в плоскости
притыкаемой вертикальной связи, доходит до ближайшей балки
152
набора, параллельной борту (переборке, транцу). Указанное ребро
армируют продольной и поперечной арматурой, которую надежно
перевязывают с арматурой примыкающих к нему балок и плиты.
Закрепление нижнего конца бортового шпангоута при сме-
шанной системе набора показано на рис. 62.
В малонагруженных связях указанное соединение можно за-
менить соответствующим усилением плиты палубы или днища
в месте примыкания к ним вертикальных балок набора. Усиление
(увеличение толщины плиты, установка дополнительной арматуры)
делают на всем участке от борта (переборки, транца) до бли-
жайшей параллельной балки набора.
Вид А
Рис. 62. Закрепление нижнего конца бортового шпангоута при смешан-
ной системе набора.
1 — бортовой шпангоут; 2 — днищевой стрингер.
Межсекционные соединения балок набора выполняют принци
пиально так же, как и плит, т. е. на арматурных выпусках, на
закладных деталях и .комбинированными.
Плоские стыки балок соединяют при помощи сварки высту-
пающих наружу арматурных выпусков, являющихся продолже-
нием продольной арматуры ребра (рис. 63, а). Сварку осущест-
вляют с помощью соединительных накладок или встык с исполь-
зованием желобчатых планок. Расстояние между кромками сек-
ций принимают равным (2—4) Ьр, учитывая удобство выполнения
сварочных и бетонных работ. Все недостающие в зоне стыка
хомуты устанавливают дополнительно. Стыки балок бетонируют
тем же бетоном, что и стыки плит.
Аналогичным способом соединяют балки в отдельных углах,
где по технологическим соображениям угловой стык заменяется
плоским. Один из таких стыков, связывающих бортовой шпангоут
с бимсом, показан на рис. 63, б. Выпусками из шпангоута служат
не только продольные стержни его арматуры, но и концы спе-
циально заложенных в него прутков. Иногда в подобных стыках
153
б—бортовые шпангоуты с бимсом.
Рис. 64. Тавровые стыки балок: а —на заклад-
ных деталях; б — на арматурных выпусках.
154
некоторые стержни приваривают непосредственно к арматуре
ребра с помощью кницы, что не рационально, так как кницы вызы-
вают изгиб арматуры и ухудшают условия работы и омоноличи-
вания стыка.
Тавровые соединения вертикальных балок с непрерывными
горизонтальными (например, вертикальное ребро переборки —
бимс) можно осуществлять на закладных деталях, как показано
на рис. 64, а. То же соединение, но с разрезанными в стыке гори-
зонтальными балками (например, вертикальное ребро переборки —
днищевой шпангоут) выполняюткомбинированным: горизонтальные
ребра соединяют плоским стыком на арматурных выпусках,
а вертикальное ребро присоединяют с помощью анкеровки концов
его продольной арматуры в зоне плоского стыка (рис. 64, б).
Угловое соединение, показанное на рис. 62, при секционном
способе постройки выполняют с последующим бетонированием
ребра в районе соединения.
Глава IX
Обстройка корпуса. Надстройки
§ 32. КРЕПЛЕНИЯ К КОРПУСУ
Присоединение к железобетонному корпусу обстройки, уст-
ройств, механизмов, систем, изоляции конструктивно и техноло-
гически сложнее, чем к стальному; оно имеет свою специфику.
В железобетонном судостроении применяют следующие способы
крепления: болтами, анкерами, закладными деталями, приклеи-
ванием.
Крепление болтами осуществляют с помощью сквозных или
анкерных болтов. Сквозные болты, пропущенные сквозь заранее
проделанные в бетоне отверстия, служат для присоединения к па-
лубе, балкам набора, проницаемым переборкам. При этом болт
проходит сквозь закрепляемую деталь и плотно прижимает ее
к бетону корпуса за счет натяжения гайки.
Диаметр болтов должен быть не менее 12—14 мм. При разме-
щении отверстий в бетоне под болты необходимо следить за тем,
чтобы защитный слой до ближайшей арматуры составлял не ме-
нее 10 мм. Для предотвращения повреждения бетона в отверстие
вставляют металлические втулки (например, из трубы), а опорную
поверхность прикрепляемой детали делают достаточно большой.
Крепления на сквозных болтах — разъемные, что удобно, осо-
бенно при ремонте. Однако они не обеспечивают водонепроницае-
мости соединения, поэтому их не допускается применять при
!55
креплении к плитам наружной обшивки и водонепроницаемых
переборок.
Конструкция крепления кнехта сквозными болтами показана
на рис. 65, а. Для предотвращения проникновения воды в корпус
и местного подкрепления палубы кнехт устанавливают на при-
поднятую усиленную часть плиты. Под него для амортизации
рывков подкладывают деревянные прокладки. Болты снизу за-
крепляют с помощью стальных балок или деревянных брусков.
Присоединение сквозными болтами трапа и деревянного бруса
к балкам показано на рис. 65, б, в.
Крепление анкерными болтами выполняют следующим образом.
Анкерный болт устанавливают в конструкцию корпуса перед бето-
Рис. 65. Крепление к корпусу сквозными болтами: а — кнехта;
б — трапа; в — деревянного бруса.
нированием и прочно соединяют с ней за счет сцепления с бетоном.
Выступающая наружу часть болта с резьбой предназначена для
непосредственного присоединения детали к корпусу.
Диаметр анкерных болтов составляет не менее 14 мм, длина
замоноличиваемой части — не менее (30—40) d; нередко болты
заканчивают крюком или прямым отгибом. Если невозможно обе-
спечить указанную длину, к анкерному болту приваривают
стержни или шайбу; в отдельных случаях его крепят к арматуре
корпуса.
Соединение на анкерных болтах — разъемное, водонепрони-
цаемое и достаточно надежное. Такое соединение широко исполь-
зуют для закрепления двигателей, насосов, палубных механизмов
и пр.
Крепление рамы и опор двигателя к фундаментной железо-
бетонной балке корпуса и подсланевой балки к шпангоуту с по-
мощью анкерных болтов показано на рис. 66.
Крепление анкерами осуществляется с помощью арматурных
анкеров, приваренных к присоединяемой детали, которая вместе
с ними устанавливается на отведенное место до бетонирования.
После заливки бетоном анкеры оказываются прочно соединенными
с ним за счет сил сцепления, а вся деталь надежно скрепленной
с корпусом.
156
С помощью анкеров в основном закрепляют металлические
корпусные конструкции: комингсы люков, горловины, штевни,
защитные облицовочные листы, привальные брусья. Подобным
способом присоединяют клинкеты, иллюминаторы, фундаментные
балки и.пр.
В качестве анкеров используют арматурные стержни диаметром
10—20 мм, длиной (30—40) d, преимущественно периодического
профиля. В отдельных случаях анкеры крепят к основной арма-
туре корпуса или последнюю непосредственно присоединяют к за-
крепляемой детали. Если анкеры передают значительные усилия,
Рис. 66. Крепление к корпусу анкерными болтами: а — рамы двига-
теля; б—опоры двигателя; в — подсланевой балки.
то прилегающие к ним участки корпуса усиливают за счет устрой-
ства местных подкреплений в виде утолщений плит, фундаментов,
установки дополнительной арматуры и пр.
Крепления данного типа —неразъемные, водонепроницаемые
и достаточно надежные. Однако в ряде случаев крепление анке-
рами усложняет арматурные и бетонные работы и требует моно-
литного изготовления отдельных элементов корпуса. Кроме того,
такое соединение трудно восстановить при ремонте.
Крепление с помощью анкеров металлического комингса люка,
окантовочного угольника палубы, металлического привального
бруса показано на рис. 67. Для увеличения опорной поверхности
с целью размещения большего количества анкеров металлический
привальный брус снабжают дополнительной полосой.
Крепление закладными деталями производят с помощью спе-
циально изготовленных закладных деталей, соединяющих железо-
бетонный корпус_и присоединяемую конструкцию.
Как правило,* закладные детали выполняют из стали. Они со-
стоят из анкеров, приваренных к планке (полосе, листу и пр.),
которая приспособлена для закрепления к ней той или иной кон-
струкции. Закладную деталь вместе с арматурой устанавливают
на отведенное место и прочно соединяют с бетоном при помощи
157
Рис. 67. Крепление к корпусу с помощью
анкеров: а — комингса люка; б — оканто-
вочного угольника; в — привального бруса.
анкеров, в качестве которых иногда применяют основную арма-
туру корпуса, дополнительно усилив ее (увеличивают диаметр
стержней, устанавливают дополнительные хомуты и пр.).
Присоединяемую конструкцию крепят к закладной детали
так же, как к металлическому корпусу. Если закрепляемая кон-
струкция большая или требуется передать значительные усилия,
то количество закладных деталей должно быть значительным.
С помощью закладных
деталей крепятся корпус-
ные конструкции (перебор-
ки, выгородки, обделка
трюмов, леерные огражде-
ния и пр.) и всевозможные
механизмы, устройства,
дельные вещи, системы и
пр. Закладные детали ши-
роко используют в меж-
секционных соединениях
корпуса и железобетонных
надстроек.
В корпусе железобетон-
ного судна бывает большое
количество (несколько сот
и более) закладных дета-
лей различных типов, на
изготовление которых рас-
ходуют до 10—15% метал-
ла, необходимого на изго-
товление арматуры. На
судах с большим механи-
ческим насыщением количество закладных деталей на 1 м2 дости-
гает 10—20 шт. Конструкцию закладных деталей выбирают в зави-
симости от их назначения, условий размещения и требований
прочности. Технологически целесообразно унифицировать детали.
После установки закладные детали не должны выступать наружу
и не препятствовать укладке бетона.
Основные типы закладных деталей, используемых на судах
внутреннего плавания, показаны на рис. 68.
Анкеры закладных деталей изготовляют из арматуры периоди-
ческого профиля или гладкой (для менее нагруженных креплений);
диаметр анкеров d = 8-=-16 мм, длина (15—30) d. Их располагают
таким образом, чтобы при нагружении они работали по, возмож-
ности на осевое растяжение, а не на изгиб или срез.
Если невозможно выполнить анкер достаточной длины, то для
большего сцепления с бетоном делают отгибы или приваривают
на концах небольшие пластинки. Количество анкеров определяют
в зависимости от условий работы детали: во всех случаях их
158
должно быть не меньше двух. Расстояние между анкерами при-
нимают не более 100—150 мм.
Соединительную (несущую) часть закладной детали выполняют
в виде планки, полоски, листа или из сваренных (прокатанных)
элементов толщиной 5—8 мм (редко 10—12 мм). Более удобными
для присоединения являются сварные элементы, так как обла-
дают повышенной прочностью и жесткостью. Соединительные
части, как правило, делают небольшими (ширина 50—150 мм,
ОМ
н
—п—п----
• и • и •
и II
• и • и .
__и__и__
Рис. *68. Закладные детали.
длина такая же или больше), однако в некоторых случаях их
выполняют в виде целых закладных листов площадью до 1 м2
и более. Закладные детали должны обеспечивать качественную
укладку бетона в районе их расположения, для чего в листах
и больших закладных деталях делают специальные вырезы.
Анкеровка закладной детали с помощью основной арматуры
корпуса допускается при условии, если это не ухудшит условия
работы арматуры и не вырвет ее из бетона. В связи с этим стержни
продольной арматуры балок, к которым приваривают закладную
деталь, закрепляют дополнительными хомутами; в плитах заклад-
ные детали, подвергающиеся действию усилий, направленных
перпендикулярно плоскости плиты, необходимо крепить к арма-
туре, расположенной с противоположной стороны плиты. Не сле-
дует приваривать планки сплошным швом к арматуре из
стали 35ГС и к стержням диаметром 8 мм и менее.
159
Присоединяемую конструкцию крепят к закладной детали
с помощью сварки, болтов, шпилек'или винтов. При приварке
конструкций к закладной детали следует учитывать, что выде-
ляемое при сварке тепло может вызывать местные повреждения
и разрушения бетона, не-
посредственно примыкаю-
щего к закладной детали.
Это в свою очередь может
привести к местной потере
водонепроницаемости, кор-
розии арматуры, наруше-
нию ее сцеплени я с бетоном.
Поэтому запрещается при-
варка сплошным швом к
планкам закладных дета-
лей, прилегающих к бето-
ну, если они располага-
ются в плитах днища, а
Рис. 69. Крепление якорного клюза. также бортов (ниже ватер-
линии). Если необходимо
сварить усиленный шов, то применяют такие закладные детали
(см. рис. 68), которые позволяют отдалить сварку от бетона. В дру-
гих случаях присоединяемую конструкцию приваривают к зак-
ладной детали до бетонирования.
Рис. 70. Закладные детали для пропуска труб через водонепрони-
цаемые переборки: а — закладной стакан; б — закладной лист.
Крепление якорного клюза показано на рис. 69. В качестве
закладных деталей в данном случае используют закладные листы
с анкерами, установленными в плоскости палубы и борта (транца).
Эти листы одновременно служат для защиты бетона борта (транца)
от истирания лапами якоря. В закладном листе палубы делают
отверстия для протекания бетона.
Способы пропуска труб через водонепроницаемую железобе-
тонную переборку с использованием специальной закладной детали
160
или закладного листа показаны на рис. 70. В закладной детали
сделаны анкеры и приливы для плотного и прочного закрепления
в бетоне. С трубой она соединяется болтами с помощью фланцев.
При использовании закладного листа с анкерами трубу пропу-
скают сквозь него так же, как сквозь стальную переборку.
' Разновидностью закладной детали являются дюбели, заби-
ваемые в прочный бетон с помощью специального строительно-
монтажного пистолета. Их используют для крепления слабона-
груженных конструкций (панелей электропроводки, изоляции
и пр.). Дюбели представляют собой штыри и винты, у которых
Рис. 71. Крепление дюбелими: а — панели; б — подвески;
в — петли; г — типы дюбелей.
конец, входящий в бетон, заострен и сделан из достаточно твердой
стали, а конец, остающийся снаружи, имеет уширение в виде
шляпки или резьбу (наружную или внутреннюю). Закрепляемая
деталь прошивается дюбелем, как гвоздем, или прикрепляется
к нему с помощью гайки или винта.
Диаметр дюбелей — 4,5—12 мм, длина до 70 мм. Выдерги-
вающее усилие в зависимости от размеров дюбеля и марки бетона
составляет 100—500 кГ, что определяют экспериментально. Опыт-
ным путем устанавливают и минимальную толщину плит, позво-
ляющую забивать дюбели, не нарушая водонепроницаемости плит.
Различные способы крепления дюбелями к железобетонному
корпусу и типы основных дюбелей показаны на рис. 71.
Крепление приклеиванием, осуществляемое с помощью спе-
циальных клеев (идитоловый, «Изолит», «Целлалит-4», «Целла-
лит-3» и пр.), применяют для присоединения к корпусу тепло-
влаго-шумоизоляции, отделочных и декоративных материалов,
слабо нагруженных закладных деталей. Данный способ крепле-
ния еще не получил широкого применения при постройке судов
внутреннего плавания.
.11 II. М. Егоров и др. 161
В заключение следует отметить, что корпус судна в районе
установки механизмов, устройств и оборудования, передающих
значительные нагрузки, усиливают с помощью фундаментных
балок или местных подкреплений плит, конструкцию которых
выбирают в зависимости от местных условий.
Фундаментные балки располагают перпендикулярно основным
балкам набора и доводят до переборок. Они имеют большие раз-
меры сечения и усиленное армирование.
Во всех случаях следует обращать особое внимание на надеж-
ную перевязку арматуры фундаментных балок и усилений с основ-
ной арматурой прилегающих частей корпуса. Небольшие фунда-
ментные балки и подкрепления выполняют из металла и крепят
к корпусу с помощью анкеров или закладных деталей. Подкреп-
ления значительных размеров обычно выполняют на месте моно-
литным способом.
§ 33. ОБСТРОЙКА КОРПУСА
Внутренние помещения корпуса речных железобетонных судов
далеко не всегда используются, нередко они остаются свободными,
и в этом случае их не окрашивают. Практикующееся иногда по-
крытие внутренних поверхностей цементным молоком не вызы-
вается необходимостью.
Помещения в корпусе, предназначенные для грузов или скла-
дирования отдельных материалов, имеют, как правило, только
днищевую елань, иногда — обделку стенок. Слань, выполненная
в виде съемных деревянных щитов, имеет принципиально такую же
конструкцию, как и у стальных судов. Фризы крепят к балкам
набора болтами или шпильками, приваренными к закладным
деталям. Стены обшивают деревянными рейками или закрывают
щитами так же, как и на стальных судах.
Если к грузовому настилу трюма предъявляют повышенные
требования (подвергается ударам тяжелых грузов, предназначен
для езды погрузчиков и пр.), то его конструкцию делают более
прочной. Все пространство между днищевыми балками набора,
которые в этом случае делают невысокими, заполняют легким ке-
рамзитобетоном (с объемным весом 1 т/м3), а поверх него укла-
дывают прочную железобетонную или армоцементную плиту или
асфальтовое покрытие. Подобный настил обладает высокой проч-
ностью и надежностью, однако утяжеляет судно и затрудняет
ремонт днища.
Трюмные рефрижераторные отсеки со стороны бортов, пере-
борок и палубы имеют теплоизоляционное покрытие из специаль-
ных материалов (экспанзит, пробка, асбовермикулит, пеностекло
и пр.), которые после гидроизоляции приклеиваются к бетонным
поверхностям различными клеями (идитоловый, «Изолит», «Цел-
лалит»). Для обеспечения гидроизоляции бетонную поверхность
предварительно шпаклюют лаковой шпаклевкой или прокраши-
162
вают железным суриком. В отдельных случаях для этой цели
используют полихлорвиниловую пленку.
Устанавливаемые теплоизоляционные плиты склеивают хлоп-
чатобумажной тканью и зашивают снаружи стальными оцинко-
ванными листами, которые крепятся к корпусу с помощью шпилек,
петлевых выпусков или дюбелей и винтов, забиваемых строи-
тельно-монтажным пистолетом.
В машинном отделении елани делают металлическими, съем-
ными принципиально такой же конструкции, как и на стальных
судах. Подсланевые угольники располагают поверх балок набора
и крепят к закладным деталям сваркой или на винтах. Если
существует опасность загрязнения днища отсека нефтепродуктами,
его набор и обшивку следует выполнять из нефтенепроницаемого
бетона.
Железобетонные стены машинного отделения оставляют необ-
работанными либо после шпаклевки окрашивают масляными или
синтетическими красками. Металлические части грунтуют и окра-
шивают так же, как и на стальных судах.
Бетонные части корпуса, расположенные вблизи котлов и дру-
гих источников тепла, нагревающиеся более 100° С, экранируют
или защищают теплоизоляционным покрытием. Последнее выпол-
няют из асбеста, асбоцемента или иного материала, прикрепляе-
мого к бетону и защищенного снаружи металлическими листами.
Служебно-бытовые помещения, размещенные в корпусе (крас-
ные уголки, столовые, раздевалки и пр.), разделяют деревянными
переборками и отделывают изнутри следующим образом. Бетон-
ные поверхности для гидроизоляции покрывают пробковой крош-
кой, которую снаружи окрашивают или облицовывают пластиками,
линкрустом и пр. Полы указанных помещений делают деревянными
(съемные щиты) и в случае необходимости оклеивают линолеумом.
В санитарно-бытовых помещениях (камбузы, душевые, убор-
ные) стены в нижней части дополнительно покрывают обделоч-
ными плитками или цементным раствором по стальной сетке,
а затем окрашивают водостойкими красками. Полы дополнительно
бетонируют. Для обеспечения тепло-звукоизоляции применяют
пеностекло, штапельное стекловолокно, минеральный войлок на
битумной связке и пр.
Отделывая трюмные помещения железобетонного корпуса, сле-
дует учитывать повышенную влажность. Рекомендуется использо-
вать антисептированную древесину, обеспечивать вентиляцию этих
помещений.
§ 34. ЗАЩИТА ОБШИВКИ И НАСТИЛОВ
Для предохранения от возможных пробоин и истирания на-
ружную обшивку надводной части бортов и палубный настил у
железобетонных судов защищают специальными устройствами или
покрытиями. Особое внимание обращают на защиту обшивки при-
чального борта дебаркадеров и причальных понтонов, который
при эксплуатации подвергается интенсивным и частым нагруже-
ниям от навала и ударов Швартующихся судов. Защищают также
выступающие части корпуса и отдельные его конструкции, под-
вергающиеся при эксплуатации систематическому истиранию или
механическому повреждению.
Основной принцип защиты от ударов железобетонной обшивки
заключается в том, чтобы удар не воздействовал непосредственно
на плиту, а передавался корпусу судна через жесткие связи
(балки набора, переборки и пр.). Другой способ защиты — мест-
ное повышение прочности опасных участков конструкции путем
облицовки их металлом или нанесения специальных покрытий.
Конструктивно защиту бортов и транцев от ударов выполняют
различными способами в зависимости от типа судна и условий
его эксплуатации. В большинстве случаев с этой целью исполь-
зуют два деревянных привальных бруса сечением 160-5-180 X
X 200-7-220 мм\ верхний Из них располагают в плоскости палубы,
а нижний — на расстоянии 0,4—1,0 м от уровня воды. Брусья
на 30—50 мм не доходят до обшивки и крепятся к бортовым шпан-
гоутам и переборкам с помощью закладных деталей или болтов
(рис. 72, а). Между горизонтальными через 1,5—3,5 м распо-
лагают вертикальные брусья, которые прочно связывают уго-
льниками или с помощью врезки в местах пересечений (рис 72, б).
Полученная указанным способом отбойная рама со стороны
причального борта снабжается дополнительно амортизирующими
навесными кранцами (автомобильные покрышки, фашинник и пр.),
частично поглощающими энергию удара; в случае износа их
можно легко заменить новыми. Снаружи привальные брусья
обивают металлической полосой толщиной 4—6 мм, защищающей
их от износа и истирания.
При навале или ударе швартующегося судна привальные брусья
воспринимают нагрузку и передают ее балкам набора корпуса,
защищая обшивку от непосредственного соприкосновения с суд-
ном и тем самым обеспечивая ее сохранность.
При недостаточной высоте надводного борта на палубе дебар-
кадера со стороны причального борта для обеспечения Швартовки
высокобортных судов устанавливают специальные металлические
кронштейны, выступающие наружу заподлицо с отбойной рамой
(см. рис. 72, б). Такие кронштейны располагают над поперечными \
переборками и крепят к корпусу с помощью закладных листов..1
Дебаркадеры и причалы, предназначенные для швартовки
небольших судов, которые могут выступающими частями касаться
железобетонной обшивки, между привальными брусьями имеют
обычно со стороны причального борта сплошную деревянную
зашивку отбойной рамы досками толщиной 50—70 мм (рис. 72, в).
Последняя располагается горизонтально и крепится гвоздями'
к вертикальным брусьям рамы (рис. 72, г), которые в этом слу-
164
Рис. 72. Защита бортов брусьями и
деревянной облицовкой: а — креп-
ление привального бруса; б — от-
бойная рама и кронштейн; в —
сплошная зашивка деревом; г —
крепление зашивки.
/ — горизонтальные брусья; 2 — вер-
тикальные брусья; 3 — стальная поло-
чае ставятся чаще (обычно против каждого бортового шпангоута).
Подобную защитную зашивку устраивают на транцах, особенно
на кормовых, к которым обычно швартуются различные суда,
нередко наносящие опасные удары штевнем.
На судах ранней постройки выносную отбойную раму распо-
лагали от борта на значительном удалении (~0,5 м) и крепили
к нему с помощью специальных железобетонных кронштейнов,
выполненных вместе с бортовыми шпангоутами (рис. 73). Такая
Вид А
Рис. 73» Выносная отбойная рама.
1 — борт; 2 — кронштейн; 3 — горизонтальные брусья; 4 — верти-
кальные брусья; 5 — леерное ограждение.
конструкция хорошо себя зарекомендовала в эксплуатации, од-
нако при ее Осуществлении неизбежны технологические трудности,
особенно при постройке судна секционным способом.
На крупных морских стояночных судах отбойную раму иногда
выполняют из металлических привальных брусьев, приваренных
к широкой полосе, которую с помощью анкеров крепят к корпусу.
В зарубежной практике известны случаи установки отбойных
устройств на специальных резиновых амортизаторах.
В тех случаях, когда необходимо защитить весь надводный *
борт и часть подводного без значительного увеличения сопротив-
ления воды движению судна, защитное устройство выполняют
в виде наклонных привальных брусьев (рис. 74). Их устанавли- -
вают с уклоном от носа к корме таким образом, чтобы в любом
вертикальном сечении борт защищался не менее, чем одним брусом.
Привальные брусья крепят с помощью закладных деталей к бор-
товым шпангоутам так, чтобы они не касались наружной обшивки.
Такая конструкция усиления менее эффективна по сравнению
166
с вышеописанной; ее применяют на транспортных судах и рейдо-
вых понтонах.
У судов, подвергающихся действию ледовых нагрузок, бор-
товую обшивку усиливают за счет устройства ледового пояса
в районе ватерлинии. В пределах пояса толщину плиты увеличи-
вают за счет прилива с внутренней стороны, а кроме того, усили-
вают армирование плиты.
Толщину защитного слоя борта увеличивают по сравнению
с обычной на 5—10 мм и дополнительно армируют тканой сеткой.
Рис. 74. Защита борта наклонными брусьями.
/ — шпангоут борта; 2 — наклонные брусья; $ — закладные детали; 4 — стальные
полосы; 5 — привальный брус.
Выступающие части корпуса и отдельные участки обшивки,
подвергающиеся ударам и истиранию, облицовывают снаружи
металлическими угольниками, планками, листами и пр. тол-
щиной 4—6 мм. Крепят их к корпусу с помощью приваренных ан-
керов диаметром 8—12 мм, которые заделывают в бетоне. Подоб-
ным способом защищают обшивку от повреждений якорем в районе
якорных клюзов, а также комингсы люков, выступающие углы
(например, обшивку в районе форштевня транспортных судов,
места соединения палубы с наклонным бортом или транцем),
участки борта и палубы в местах присоединения стальных сход-
ных мостков, участки палубы в районе установки некоторых видов
оборудования и пр.
Облицовка металлом обшивки у якорных клюзов показана
на рис. 69; защита кромок люка и обделка выступающего угла
соединения палубы с бортом (транцем) — на рис. 67.
Железобетонную палубу судов, не подвергающуюся каким-либо
опасным нагружениям, чаще всего ничем не защищают, вместе
с тем она оказывается достаточно надежной. В некоторых случаях
167
на открытых участках поверхность палубы специально отделы-
вают (железнение) или применяют цветные заполнители и шли-
фовку. С учетом возможного истирания толщину наружного
защитного слоя палубы в проходах, пассажирских и грузовых
помещениях увеличивают на 5—10 мм (в том случае, если она
сверху не защищена специальным покрытием).
Палубу, подвергающуюся ударам (например, грейферами, тяже-
лыми штучными грузами, захватными приспособлениями и пр.) или
интенсивйому истиранию (езда гусеничных машин, автокар и пр.,
перетаскивание транспортеров, скалывание льда и пр.), закрывают
сверху сплошным защитным покрытием (рис. 75). С этой целью
S) г)
Рис. 75. Защита палубы: а — деревянным 'настилом на лагах; б — дву-
слойным деревянным настилом; <у—асфальтом; г — сталью.
широко применяют покрытие в виде однослойного деревянного на-
стила толщиной 40—70 мм, уложенного на лаги высотой 100—
150 мм. Лаги прикрепляют к подпалубным балкам набора
(рис. 75,а). Используют и двуслойный настил, состоящий из брусьев
толщиной 70—90 мм; их располагают вдоль и поперек судна
и укладывают непосредственно на палубу (рис. 75, б). Подобные
покрытия в большинстве случаев хорошо защищают железобетон-
ную палубу от ударов; исключение составляют удары грейферов,
вызывающие интенсивное механическое разрушение древесины,
В качестве защитного слоя применяют асфальтовое покрытие
толщиной 25—40 мм; асфальт укладывают непосредственно на
бетон палубы (рис. 75, в). Такое покрытие устраивают в помещении
цехов плавмастерских, расположенных на главной палубе, в гру-.
зовых проходах и пр.; оно достаточно надежно, долговечно, но
приводит к утяжелению корпуса и разрушается при попадании
нефтепродуктов и от воздействия высоких температур.
В заключение следует отметить, что широко применяемые
в настоящее время способы защиты обшивки и настилов железобе- •
тонных судов деревом нуждаются в замене. Вследствие интенсив-
ного гниения и механических повреждений древесина быстро ,
изнашивается и требует ремонта (через 1—2 года) и полной
168
замены (через 4—6 лет). В условиях все возрастающего дефицита
и стоимости древесины это обстоятельство повышает стоимость
эксплуатации железобетонных судов.
В связи с изложенным возникает необходимость внедрения бо-
лее прочных судовых железобетонных конструкций (в частности
обшивки), не требующих защиты, а также более экономичных и
долговечных способов их защиты там, где это неизбежно. По-ви-
димому, для небольших и средних дебаркадеров и причалов целе-
сообразно существенно увеличить толщину бортовой обшивки со
стороны причального борта, например, до 100—152 мм, усилив
при этом арматуру и повысив марку бетона.
Для уменьшения истирания наиболее изнашиваемые части
обшивки следует облицевать металлическими полосами или лис-
тами (рис. 75, г). Высокая прочность такой обшивки обеспечит
надежную защиту и позволит отказаться от обычных защитных
устройств (достаточно иметь навесные мягкие кранцы). Увеличе-
ние веса судна в данном случае не может быть значительным, так
как доля бортовой обшивки в общем балансе веса судна невелика
(примерно 10—15%).
Для повышения прочности железобетонных обшивок и насти-
лов можно применять специальные покрытия на базе синтети-
ческих материалов (например, эпоксидной смолы).
§ 35. НАДСТРОЙКИ
На железобетонных судах внутреннего плавания в большин-
стве случаев оборудуют значительные по площади и кубатуре над-
стройки, служащие для размещения основных, производственных,
служебных, жилых и вспомогательных помещений.
Суда типа дебаркадеров, брандвахт, мастерских, складов и пр.
длиной L = 20-т-ЗО. м обычно имеют одноярусную надстройку,
L = ЗО-т-40 м — полутораярусную, L = 40-4-70 м — двухъярус-
ную, L 5s 70 м — двух- и трехъярусную. На причалах обычно
надстройка одноярусная; нередко ее заменяют рубкой или тентом.
В качестве материала для надстройки используют дерево, желе-
зобетон, сталь. Дерево — наиболее распространенный материал,
сталь применяют очень редко. В последние десять лет получил
более широкое распространение железобетон.
В конструктивном отношении надстройки выполняют легкими.
Такие надстройки не принимают участия в обеспечении общей
продольной прочности судна.
Правила Речного Регистра РСФСР не предусматривают особых
требований к надстройкам железобетонных судов: их общая пла-
нировка, оборудование, насыщение и пр. выполняются принци-
пиально так же, как и у аналогичных стальных или деревянных
судов. Речной Регистр не регламентирует конструирование и рас-
чет прочности надстроек железобетонных судов.
169
При решении этих вопросов, особенно когда речь идет о желе-
зобетонных надстройках, руководствуются многими положениями
действующих «Строительных норм и правил» (СН и П), принятых
в наземном строительстве.
Крепление надстройки к железобетонному корпусу осуще-
ствляют с помощью закладных деталей или анкерных болтов.
Для предохранения от преждевременного разрушения основания
надстройки по ее периметру целесообразно устанавливать желе-
зобетонный комингс высотой 60—100 мм.
Ниже рассматривается принципиальная конструкция основ-
ных типов надстроек железобетонных судов.
Деревянные надстройки выполняются одно-, двух,- трехъ-
ярусными; принципиально их конструкция аналогична как для
дебаркадеров, так и для брандвахт.
Продольный разрез и миделевое сечение типичной двухъярус-
ной надстройки с балконом и средней возвышенной частью второго
яруса показаны на рис. 76.
Надстройка состоит из каркаса (обрешетника), обшивки, на-
стилов (перекрытий) и крыши — двухскатной или четырехскатной
(в средней части), реже — овальной.
Снизу по периметру надстройки устанавливают брусья нижней
обвязки и прикрепляют их болтами к железобетонному комингсу.
Подобные брусья укладывают под внутренними переборками над-
стройки. В плоскости потолка первого яруса устанавливают такие
же или несколько меньшие брусья верхней обвязки первого яруса,
а в плоскости потолка второго яруса — брусья верхней обвязки
второго яруса. Указанные обвязки прочно соединяются между
собой вертикальными стойками, расстояние между которыми
1,5—3 м. Причем некоторые стойки идут непрерывно от нижней
до верхней обвязки. Между основными стойками устанавливают
раскосы, а также дополнительные горизонтальные и вертикаль-
ные брусья, предназначенные для крепления обшивки. У больших
надстроек основной каркас дополнительно усиливают стальными
стяжками, балками, а иногда и фермами (трехъярусная надстройка).
На брусья обвязки и дополнительные продольные балки, опи-
рающиеся на пиллерсы или стойки переборок, укладывают попе-
речные балки, которые служат основой междуэтажного или чер-
дачного перекрытия.
Каркас крыши состоит из расположенных через 1,0—1,5 м
стропильных ферм, ноги которых закреплены в ригелях и допол-
нительно связаны затяжками с накладками и укосинами. Между
собой стропильные фермы соединяют прогонами и дополнительно
крепят подкосами.
Стены надстройки снаружи обшивают рейкой толщиной 19 мм;
а изнутри — рейкой или шпунтовыми досками толщиной 16 мм,
прикрепляемыми гвоздями к брусьям обрешетника. Жилые, пасса-
жирские и служебные помещения изнутри дополнительно обши-
170
вают фанерой, которую затем грунтуют и окрашивают или допол-
нительно покрывают отделочными декоративными материалами.
В бытовых и санитарных помещениях стены покрывают специаль-
ным защитным слоем (цементируют по сетке, обивают железом,
выкладывают плиткой).
Для пола надстроек используют шпунтовые доски толщиной
40 мм; их укладывают на бимсы и размещенные между ними
брусья. В пассажирских, жилых и служебных помещениях устраи-
вают черновой пол из шпунтовых досок, а основной — сверху
шпаклюют и окрашивают или покрывают линолеумом.
Потолки в коридорах, бытовых помещениях обшивают рейками;
их прибивают к поперечным балкам междуэтажных перекрытий.
Кроме того, потолки в каютах и пассажирских салонах обшивают
снизу фанерой.
В районе жилых помещений наружные и внутренние стены
надстроек, междуэтажное и чердачное перекрытия утепляют. В ка-
честве теплоизоляционного материала преимущественно исполь-
зуют шлаковату или пеностекло; их размещают между зашивками.
Кровлю деревянных надстроек выполняют преимущественно
из оцинкованного железа, укладываемого на обрешетник. В ред-
ких случаях кровлю делают деревянной или выстилают мягким
покрытием.
В качестве основного материала для деревянной надстройки
используют основные чистообрезные брусья, доски и рейки воз-
душно-сухой влажности. Для уменьшения пожарной опасности и
повышения долговечности древесину надстройки обрабатывают
специальными составами.
Соединения элементов надстройки осуществляют обычными спо-
собами, принятыми в деревянном судостроении. Для скрепления
пересечений брусьев используют болты, скобы, угольники. Рейки
и доски крепят проволочными гвоздями.
В целях повышения технологичности надстройки конструируют
из отдельных плоских (редко объемных) секций, которые соби-
раются в цехе и в готовом виде устанавливаются на место. В по-
лутора-, двухъярусных надстройках из секций собирают стены и
переборки, крышу, частично — перекрытия. Одноярусные над-
стройки могут быть полностью изготовлены из секций (за исклю-
чением кровли).
Деревянные надстройки недолговечны (10—15 лет), требуют
больших затрат на ремонт, опасны в пожарном отношении, стои-
мость их постройки высока. В связи с этим, а также со все возрас-
тающей дефицитностью лесоматериалов в настоящее время отка-
зываются от установки деревянных надстроек на железобетонных
судах.
Железобетонные надстройки бывают одноярусные и двухъ-
ярусные. Существуют проекты трехъярусных железобетонных
171
Рис. 76. Каркас двухъярусной деревянной надстройки дебаркадера:
а — сечение по миделю; б — продольный разрез.
В конструктивном отношении железобетонные надстройки под-
разделяются на два типа: панельные (рис. 77) и каркасно-панель-
ные. Первый тип применяют при постройке одноярусных надстроек,
второй — многоярусных, а также одноярусных, если они должны
отвечать повышенным требованиям прочности и жесткости.
Панельная одноярусная надстройка состоит из плоских плит-
ных или ребристых секций (последние применяются реже), обра-
зующих стены и крышу. Панель перекрытия является совмещенной,
т. е. одновременно служит крышей и потолком надстройки. Внут-
ренние переборки надстройки могут быть железобетонными или
деревянными.
Панели выполняют однослойными, толщиной 60—100 мм из
керамзитобетона марок 75—150 с объемным весом 0,7—1,3 т/м3.
Наряду с керамзитобетоном при изготовлении стеновых пане-
лей надстроек могут быть использованы легкие бетоны на базе
термозита, перлита, некоторых видов шлака, а также ячеистые
бетоны. Если панели должны обладать высокой прочностью и теп-
лоизоляционными качествами, применяют слойчатые панели,
у которых наружную поверхность выполняют из обычного или
легкого железобетона, а внутреннюю — из ячеистого бетона или
другого теплоизоляционного материала.
Плиты панелей армируют двумя сетками (стержни диаметром
6—8 мм, шаг 100—200 мм). Внутренние панели можно делать
меньшей толщины и армировать одной сеткой.
Панели крыши сверху покрывают слоем плотного судострои-
тельного бетона или цементно-песчаного раствора толщиной 25—
50 мм, который укладывают на специальную сетку. Толщину слоя
указанного покрытия уменьшают к бортам, что обеспечивает сток
воды с плоской крыши, характерной для железобетонных над-
строек. Учитывая возможность растрескивания бетона и потерю
им водонепроницаемости, дополнительно крышу защищают битум-
ной гидроизоляцией и рулонными кровельными материалами.
Панели надстройки между собой и с корпусом соединяются
с помощью закладных деталей, которые свариваются при сборке
и устанавливаются на свое место до бетонирования. Для обес-
печения плотности стыки омоноличивают бетоном или цементно-
песчаным раствором, иногда их зачеканивают и дополнительно
закрывают деревянными брусьями.
Дверные и оконные коробки крепят к железобетону панелей
с помощью закладных деталей или деревянных пробок, вставлен-
ных в бетон. Для крепления обрешетника или изоляции в панель
вставляют закладные детали, шпильки и пр.
Обстройку панельной железобетонной надстройки произво-
дят с учетом требований, предъявляемых к ней при эксплуатации.
Обычно наружную и внутреннюю поверхности надстройки окра-
шивают масляной или синтетической краской после предваритель-
ной шпаклевки. Ту сторону панели, что прилегает к металличес-
174
Рис. 77. Схема. железобетонной панельной надстройки н ее узлы: а—разбивка надстройки на
панели (вид сбоку); б — типовая стеновая панель; в — соединение панелей стены н крыши;.г — то
же с палубой.
j _ крыша; 2 — рубероид; 3 — закладные детали; 4 — карниз; 5 — стена; 6 — палуба.
кому поддону или стенке матрицы при изготовлении, шпаклевать
необязательно.
В жилых и служебных помещениях стенки надстройки заши-
вают рейкой или фанерой. Теплоизоляцию стен повышают за счет
использования дополнительных теплоизоляционных материалов,
прикрепляемых изнутри к бетонным поверхностям. Последние,
предварительно покрывают гидроизоляционным слоем.
Каркасно-панельная надстройка состоит из каркаса и скреп-
ленных с ним панелей. Прочность надстройки полностью обеспе-
чивается несущим каркасом, панели используются только как ог-
раждающие конструкции.
Каркас изготовляют из сборного железобетона. Он состоит
из стоек и скрепленных с ними поперечных балок второго, третьего
ярусов, образующих вместе жесткие поперечные рамы, которые
располагают через 3—5 м и крепят к жестким подпалубным свя-
зям корпуса. Между собой поперечные рамы соединяются продоль-
ными прогонами, которые скреплены со стойками и расположены
в плоскости поперечных балок. Размеры сечений и конструкцию
балок каркаса определяют расчетным путем, обеспечивая при
этом достаточную прочность и жесткость. Марку бетона прини-
мают не менее 200. Целесообразно изготавливать каркас из легкого
предварительно напряженного бетона, что позволит снизить вес
и свести к минимуму расход стали.
Панели выполняют из легкого железобетона; их конструкция
аналогична вышеописанной. Иногда панели изготовляют дере-
вянными двуслойными с теплоизоляцией в виде щитов. Панели
устанавливают с наружной стороны стоек каркаса или распола-
гают между ними, закрепляя их с помощью закладных деталей.
Внутренние переборки обычно деревянные, но могут быть и желе-
зобетонными.
Междуэтажные перекрытия, выполненные из дерева, опираются
на железобетонные балки каркаса.
Крыша может быть выполнена из железобетонных панелей
или деревянной.
Помимо описанных могут быть такие конструкции железобетон-
ных надстроек, у которых несущий каркас образуется из ребер
панелей, прочно соединенных друг с другом.
В этом случае к обеспечению прочности надстройки привле-
чены панели.
Нашли применение комбинированные надстройки из дерева й
железобетона: первый этаж двухъярусной надстройки выполняют
из железобетона, а все остальные — из дерева (данную конструк-
цию следует рассматривать как переходную от деревянной к желе-
зобетонной).
Железобетонные надстройки, признанные перспективными для
стояночных железобетонных судов, требуют меньших расходов на
содержание, более долговечны, дешевле, технологичнее деревян-
176
ных в изготовлении. Основной недостаток таких надстроек — уве-
личение веса судна и дополнительный расход стали.
Металлические надстройки устанавливают редко, главным об-
разом на судах с большим механическим насыщением (типа гра-
виеперегружателя, плавмастерских). Как показали исследования,
в-последнем случае металлическую надстройку можно заменить
железобетонной.
В конструктивном отношении металлические надстройки ана-
логичны таковым на стальных судах и какими-либо специфичес-
кими особенностями не отличаются. Крепят их к железобетон-
ному корпусу с помощью сварки: приваривают нижнюю часть
надстройки к выступающим вверх из плиты палубы арматурным
выпускам. Возможно соединение с помощью закладных деталей.
Металлические надстройки менее долговечны по сравнению
с железобетонным корпусом, их изготовление связано с большим
расходом стали.
Глава X
Особенности конструкции судов
из разновидностей железобетона
§ 36. СУДА ИЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННОГО
ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
Предварительное напряжение бетона существенно улучшает
работу железобетонных конструкций при действии растягивающих
и изгибающих усилий, а также динамических нагрузок. В этом
случае сводится к минимуму отрицательная особенность бетона —
пониженная сопротивляемость растяжению.
В железобетонном судостроении проводились исследования
в области применения предварительно напряженного железобе-
тона для постройки корпусов судов внутреннего плавания, преиму-
щественно транспортных (несамоходных барж). Изучался' также
вопрос о применении предварительно напряженного железобетона
для изготовления каркаса больших надстроек стояночных судов.
Конструкция корпуса судна из предварительно напряженного
железобетона принципиально такая же, как и / судов из обычного
железобетона; в этом случае можно применять различные системы
набора, рассмотренные выше. При постройке корпусов из такого
железобетона стали внедрять клетчатую систему набора.
При такой системе часто расположенные пересекающиеся
поперечные и продольные бадки набора образуют по днищу, па-
12 Н. М. Егоров и др. 177
лубе, а иногда по бортам и переборкам квадратные или близкие
к ним ячейки. Это позволяет повысить прочность и устойчивость
тонких плит, которые в случае предварительного напряжения могут
испытывать дополнительные значительные внутренние усилия.
Элементы корпуса, выполненные из предварительно напря-
женного железобетона, имеют несколько меньшие размеры се-
чения бетона. В качестве арматуры для предварительно напряжен-
ных плит используют не сетки, а расположенные аналогичным
способом, не связанные друг с другом стержни. Количество послед-
них в одном ряду колеблется от 5 до 30 шт. на 1 пог. м.
Предназначенная для предварительного напряжения тонкая
арматура балок состоит из большого (10—20 шт.) количества стер-
жней, размещаемых в наиболее нагруженных зонах сечения.
Если в балке необходимо напрягать толстую арматуру, то ее
размещают так же, как обычно. Отогнутые стержни в балках
набора по возможности не устанавливают, по всей длине напря-
женного элемента армирование сохраняется одинаковым. До-
пускается сочетание в одном сечении предварительно напряженной
и обычной (ненапряженной) арматуры для восприятия одних и тех
же усилий.
Размеры сечений и армирование связей корпуса, выполненных
из предварительно напряженного железобетона, назначают по
расчету, обеспечивая достаточную прочность и трещиностойкосты
Последняя обычно является лимитирующей.
Постройку судов из предварительно напряженного железо-
бетона, во многом зависящую от способа создания предваритель-
ного напряжения, можно осуществлять монолитным или секцион-
ным способом; последний считается более перспективным.
Для судов внутреннего плавания разработаны и эксперимен-
тально проверены следующие способы создания предваритель-
ного напряжения железобетона.
Натяжение арматуры корпуса на упоры. У монолитно строя-
щегося на стапеле корпуса заранее натягивают в продольном,
поперечном и вертикальном направлениях арматуру плит и ба-
лок днища, бортов, палубы и переборок и закрепляют на упорах
(специальном каркасе, размещенном вокруг судна). В таком виде
корпус бетонируют монолитным способом или торкретируют.
Когда бетон достигнет достаточной прочности (примерно 70% от
марочной), арматуру отпускают, вследствие чего бетон всех основ-
ных плит корпуса получает предварительное напряжение сжатия
в двух направлениях, а бетон балок набора — в одном (продоль-
ном) направлении.
Конструкция миделевого сечения судна, разработанная при-
менительно к указанной технологии постройки, приведена на
рис. 78.
Опыт строительства судов из предварительно напряженного
бетона показал большую сложность и несовершенство подобной
178
Рис. 78. Мидель корпуса судна из предварительно напряженного
железобетона.
12!
179
технологии, хотя она и позволяет добиться равномерного и интен-
сивного обжатия всех элементов корпуса и на этой основе суще-
ственно снизить расход арматуры (примерно в три раза по срав-
нению с таковым для обычного железобетона).
Обследование одного из корпусов, построенных таким способом,
показало, что при сравнительно небольших ударах на бортах
наблюдается отслаивание защитного слоя, представляющее опас-
ность для сохранности напряженной арматуры. В эксплуатации
данное судно не находилось. Причина указанного явления оста-
лась невыясненной.
В настоящее время рассмотренный способ строительства судов
из предварительно напряженного железобетона не считается пер-
спективным, так как он базируется на устаревшем монолитном ме-
тоде,. связан с большой трудоемкостью работ, длительными сро-
ками постройки и значительными расходами на изготовление гро-
моздкого натяжного каркаса.
Комбинированная конструкция корпуса. Корпус собирают из
крупных плоских секций, которые имеют предварительное напря-
жение в двух или в одном направлениях. Секции соединяют одну
с другой обычными (ненапряженными) межсекционными соедине-
ниями, имеющими достаточную прочность. Построенный таким спо-
собом корпус является комбинированным: часть его конструкций
предварительно напряжена. В целом подобная конструкция позво,-
ляет сократить расход материалов благодаря применению предва-
рительно напряженного железобетона.
Для уменьшения количества межсекционных соединений секции
изготовляют максимальной величины. Корпус формируют из сек-
ций, расположенных вдоль судна, сокращая при этом протяжен-
ность сильно нагруженных поперечных швов. Изготовление секций
производят на одном или нескольких стендах, на которых установ-
лено несложное и многократно используемое натяжное оборудо-
вание. Сборку корпуса из секций на стапеле осуществляют так же,
как и при использовании обычного сборного железобетона.
Указанным способом построена опытная баржа-площадка гру-
зоподъемностью 600 т из предварительно напряженного керамзи-
тобетона, принципиальная конструкция и схема разбивки на
секции которой показана на рис. 79.
Баржа (L X В X Н = 57,0 X 10,0 X 2,55 м) имеет смешанную
систему набора с часто расставленными (через 2,33 м) попереч-'
ными переборками и продольными балками, размещенными на
расстоянии 1 м одна от другой. Толщина предварительно напря-
женных плит, мм: борт — 50, днище и переборки — 40, палуба —
35; последняя в районе грузового бункера покрыта деревянным
настилом.
Корпус разбит на 55 плоскостных секций, из которых 41 вы-
полнена из предварительно напряженного железобетона, а 14
(концевые секции) — из обычного.
180
Сечвние ДП
/—секция из предвари-
тельно напряженного
железобетоиа; 2—иеиап-
ряжеииые межсекциои-
ные соединения.
181
Общая кубатура предварительно напряженного железобетона
84,2 м3 (75%), обычного 27,5 м3 (25%), в том числе в секциях
11,0 м3 (10%) и в межсекционных соединениях 16,5 л<3 (15%).
Секции армированы высокопрочными стержнями диаметром
4—6 мм, которые до бетонирования предварительно были натя-
нуты, а после отпуска обеспечили обжатие плит в продольном и
поперечном направлениях. Рабочая арматура плит: днище 5 0 4 +
+ 10 0 4, палуба, борт (10 + 10) 0 4, переборки (10 + 10) 0
0 5; распределительная арматура плит — один ряд 16 0 10 для
днища и 16 0 8 — для палубы и два ряда (10 + 10) 0 6 для борта.
Продольная (напряженная) арматура балок состоит: кильсон
50 5 + 12 0 5, карленгс 9 0 5+1005.
В зоне межсекционных соединений толщину плит увеличивают
до 50—60 мм, а стыкуемую сваркой арматуру выпусков усиливают
до (10 + 10) 0 10. У продольных балок набора устанавливают
дополнительную арматуру 2 0 14 + 2 0 20. Кроме того, стык
размещают в зоне действия минимальных изгибающих моментов.
Постройка данной баржи не вызвала больших трудностей:
ее конструкция оказалась достаточно технологичной. Статичес-
кие испытания общей и местной прочности корпуса подтвердили
его достаточную прочность, трещиностойкость и высокую жест-
кость.
Опытная эксплуатация баржи на перевозках минерально-строи-
тельных грузов выявила ряд крупных ее недостатков. Наклонные
привальные брусья чрезмерно увеличили буксировочное сопротив-
ление; деревянный настил палубы оказался слабым и разрушался
при ударах грейфером; борта в оконечностях, защищенные наклон-
ными привальными брусьями, получили ряд пробоин; кроме того,
неудобным оказалось сцепное устройство, а баржа — неустойчи-
вой на курсе. После снятия привальных брусьев для снижения
сопротивления движению появились многочисленные пробоины
в бортах. Все это привело к прекращению эксплуатации баржи по
прямому назначению: в настоящее время ее используют как стоя-
ночное судно.
Указанный способ предварительного напряжения основных
элементов корпуса не приводит к значительному усложнению
конструкции и технологии постройки корпуса. Его можно приме-
нять при постройке относительно небольших судов, межсек-
ционные соединения которых не нагружаются значительными,*
особенно растягивающими, усилиями.
Основной недостаток данных судов — различная прочность их
элементов, несмотря на то что при проектировании ее рассчиты-
вают одинаковой. Фактически прочность, особенно трещиностой-
кость и жесткость, межсекционных соединений оказываются
ниже, чем секции. .
Для устранения указанного недостатка разработан способ
создания местного предварительного напряжения в бетоне меж-
182
Продольное сечение
183
секционных соединений путем обжатия его дополнительной арма-
турой. Вначале эту арматуру нагревают, в результате чего она
удлиняется, а затем по мере охлаждения укорачивается, обжимая
бетон стыка. Однако этот способ нуждается в доработке: не гаран-
тирует’ определенного и равномерного обжатия стыка и может
вызвать значительные местные концентрации напряжений.
Обжатие корпуса пучками. Корпус собирают из секций (или
объемных блоков), бетон которых в поперечном (вертикальном)
направлении предварительно обжат при их изготовлении за счет
предварительного натяжения поперечной (вертикальной) арма-
туры. В продольном направлении секции не имеют предваритель-
ного напряжения (рис. 80).
На стапеле после устройства обычным способом межсекцион-
ных швов корпус подвергают общему обжатию в продольном на-
правлении путем натяжения пучков, тросов или толстых стержней.
Последние располагают в заранее проделанных каналах, разме-
щаемых в продольных балках, продольных межсекционных сты-
ках или плитах (если они имеют достаточную толщину). Часть
пучков можно располагать не по всей длине судна, а только в сред-
ней его части (в зоне действия наибольших моментов общего из-
гиба).
Устройства, натягивающие продольную арматуру, упираются
в бетон корпуса, передавая ему предварительное напряжение
сжатия. С помощью специальных анкеров натянутую продольную
арматуру закрепляют в бетоне и внутри канала замоноличивают
цементно-песчаным раствором.
При данном способе постройки все основные элементы корпуса
получают предварительное напряжение в двух направлениях,
а межсекционные стыки оказываются обжатыми. Такой способ
напряжения считается оптимальным: он приводит к наибольшей
экономии материала, корпус получается одинаково прочным и
надежным как в сечении по секциям, так и по межсекционным
соединениям. Последние можно выполнять более простыми и тех-
нологичными, чем это обычно принято.
Указанный способ, частично проверенный \ может найти при-
менение при постройке крупных судов или таких, корпус кото-
рых испытывает значительные усилия от общего изгиба.
§ 37. КОНСТРУКЦИЯ СУДОВ ИЗ АРМОЦЕМЕНТА
В последние годы проведен ряд исследований, связанных с ис-
пользованием армоцемента для постройки корпусов и надстроек
судов внутреннего плавания. Из армоцемента построен самоход-
ный карчеподъемный кран (L х В х Н = 23,0 х 10,4 х 2,2 м),
а также ряд небольших катеров и лодок. За рубежом с использо-
1 Построен и испытан на прочность опытный понтон.
184
ванием армоцемента построено значительное количество неболь-
ших речных барж, джонок, самоходных судов и пр.
Армоцементные судовые конструкции выполняют из цементно-
песчаного бетона марки не ниже 400; крупность зерен не. более
2,5 мм. В качестве арматуры используют тканые стальные сетки
№ 5—10 (см. табл. 21) и тонкую проволоку диаметром не более
5 мм. В отдельных случаях (балки, усиления) допускается при-
менять обычную стержневую арматуру.
Таблица 21
Характеристики армирования ткаными сетками
Номер сетки по ГОСТ 3826—66 Диаметр проволо- ки, мм Получаемый при насыщении элемента толщиной в 10 мм одной тканой сеткой
коэффициент удельной поверх- ности kn, \/см коэффициент арми- рования в одном направлении, %
5 0,7 0,770 0,672
6 0,7 0,660 0,575
7 0,7 0,572 0,500
8 0,7 0,506 0,441
9 1,0 0,628 0,785
10 ' 1,0 0,570 , 0,715
Степень армирования армоцемента характеризуется величиной
коэффициента удельной поверхности kn, выражающего отношение
площади поверхности арматуры к объему заключающего ее бе-
тона. Для судовых конструкций kn = (2,04-3,5). С увеличе-
нием kn повышаются прочностные характеристики армоцемента,
но усложняется технология его изготовления.
Армоцемент предназначен преимущественно для тонких плит
толщиной 10—30 мм, так как их проще изготовлять, несмотря
на значительное насыщение арматурой, что необходимо для обеспе-
чения указанных значений kn. Более толстые армоцементные
плиты металлоемки и трудоемки в изготовлении. Плиты толщиной
менее 10 мм не делают по конструктивным соображениям.
Армоцементные плиты армируют несколькими слоями тканых
сеток, укладываемых непосредственно одна на другую. На каждые
10 мм толщины плиты укладывают 2—4 ' слоя сетки с kn —
= (0,77-^0,57)^-.
В табл. 21 даны характеристики армирования, получаемые
при использовании различных сеток.
Сетки, как правило, следует располагать равномерно по тол-
щине плиты. Однако в средней трети высоты сечения плиты вместо
тканых сеток можно устанавливать обычную арматуру в виде
185
отдельных стержней или стержневых сеток. Указанная арматура
повышает прочность армоцемента в растянутых элементах и меж-
секционных соединениях.
В межсекционных соединениях предпочтительно перепускать
тканые сетки из стыкуемых элементов в зону стыка. Если это не
делается, то прибегают к местному утолщению плит (по контуру)
и усилению стыка за счет установки дополнительной стержневой
арматуры.
Толщину защитного слоя армоцементных плит принимают не
менее 2 мм. Для того чтобы обеспечить указанную наименьшую
толщину защитного слоя равномерно по всей поверхности, необ-
ходимо ликвидировать возможную бухтиноватость тканых сеток,
появляющуюся в процессе бетонирования. С этой целью произво-
дят небольшое монтажное натяжение сеток.
Балки набора обычно армируют сетками и стержневой арма-
турой. На небольших судах толстые стержни или трубы, заклады-
ваемые между сетками плиты, создают местное утолщение и заме-
няют набор.
Конструкция плавучего крана из армоцемента показана на
рис. 81.
Корпус судна, собранный по поперечной системе набора со
шпацией 700 мм, разделен пятью поперечными и двумя продоль-
ными переборками. В кормовой части судна имеется прорезь.
Борта и стенки прорези вертикальные, палуба — наклонная,
приподнятая к диаметральной плоскости, днище — криволиней-
ное, с тоннелем, переходящим в прорезь. Бетон марки 400, сетка
тканая № 10.
Посредине плит установлена дополнительная сварная сетка
из проволоки диаметром 4 мм. Толщина плит наружной обшивки
25 мм, переборок — 20 мм. Балки набора прямоугольного сече-
ния, мм\ по днищу 200 х 50, по борту и палубе 150 х 50, по пере-
боркам 100 х 40. Армирование балок — комбинированное.
Корпус полностью сборный, разбит на 42 плоские и четыре
криволинейные секции общим весом 56,9 т. Вес монолитных уси-
лений и стыков 8,1 т.
Надстройка судна армоцементная, панельная, ребристой кон-
струкции. Армоцементные стенки толщиной 15 мм подкреплены
вертикальными ребрами, расположенными через 700 мм, а также
ребрами, идущими по периметру. Крыша надстройки армоцемент-
ная. Внутри помещений армоцементные стены и потолок обшиты
по деревянному каркасу фанерой, уложенной на два слоя толя.
Внутренние перегородки надстройки деревянные обычной кон-
струкции.
Трехлетняя эксплуатация карчеподъемного крана в тяжельГх
условиях показала, что его корпус и надстройка находятся в хо-
рошем состоянии. Замеченные при постройке пятна ржавчины.
на наружной поверхности корпуса с течением времени не увели-
186
Рис. 81. Корпус плавучего крана из армоцемента.
План корпуса
187
чились. Корпус водонепроницаем. Повреждение обшивки, вызван-
ное навалом судна, оказалось локальным и было исправлено си-
лами команды без вывода судна из эксплуатации. Наблюдения
за судном продолжаются.
В связи с тем, что исследования по. постройке и эксплуатации
судов из армоцемента не завершены, армоцемент можно рекомендо-
вать пока для постройки небольших стояночных, тихоходных
транспортных и некоторых спортивных судов внутреннего плава-
ния, так как в данном случае увеличение веса корпуса (по сравне-
нию с металлическим или деревянным) допустимо и компенси-
руется снижением стоимости постройки армоцементного судна
и снижением затрат на его содержание.
РАЗДЕЛ Г
РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
СУДОВ
Основные обозначения
Геометрические характериотики
L — длина судна;
В — ширина судна;
Н — высота борта;
Т — осадка в гр узу j
b—ширина прямоугольного сечения; ширина ребра тавро-
вого сечения;
h — высота прямоугольного или таврового сечения; толщина
плиты;
Ьп — ширина присоединенного пояска;
hn — толщина присоединенного пояска;
I — длина элемента; длина пролета балки, плиты;
d — диаметр арматуры;
F — площадь всего сечения элемента;
F6 — площадь сечения бетона;
Fo — площадь всей продольной арматуры в сечении;
Fa — площадь сечения продольной арматуры:
а) для изгибаемых элементов, — расположенной в растянутой
зоне;
б) для внецентренно сжатых элементов, — наиболее удален-
ной от точки приложения внешней продольной силы;
в) для внецентренно растянутых элементов, — наименее уда-
ленной от точки приложения внешней продольной силы;
F'a — площадь сечения продольной арматуры:
а) в изгибаемых элементах, — расположенной в сжатой зоне;
б) во внецентренно сжатых элементах, — наименее удаленной
от точки приложения внешней продольной силы;
в) для внецентренно растянутых элементов, — наиболее уда-
ленной от точки приложения внешней продольной силы;
189
FH — площадь сечения напрягаемой продольной арматуры:
в центрально сжатых и центрально растянутых элементах — всей
арматуры; в изгибаемых элементах и в элементах, работающих
на сложный изгиб, — площадь арматуры, расположенной в растя-
нутой зоне;
F'B — площадь сечения напрягаемой продольной арматуры
в изгибаемых элементах и элементах, работающих на сложный
изгиб, расположенной в сжатой зоне;
Fx — площадь сечения всех ветвей хомутов (поперечных
стержней), расположенных в одной плоскости;
F0T — площадь сечения отогнутых стержней;
а — расстояние от центра тяжести арматуры Fa до ближай-
шей кромки сечения;
а' — расстояние от центра тяжести арматуры F' до ближай-
шей кромки сечения;
h0 = h — а — рабочая высота сечения;
h'o = h — а’ — рабочая высота сечения;
t — шаг поперечной арматуры;
х — высота сжатой зоны сечения;
z — плечо внутренней пары.
Уоилия, напряжония, деформации
/И — изгибающий момент от внешней нагрузки;
N — продольная сила от внешней нагрузки;
Q — перерезывающая сила от внешней нагрузки;
Мр — разрушающий момент;
Ур — разрушающая продольная сила;
Qp — разрушающая перерезывающая сила;
/Ит — момент трещинообразования;
NT — осевое усилие трещинообразования;
оа — напряжения в арматуре;
об — напряжения в бетоне;
еа — деформации арматуры;
еб — деформации бетона;
т — касательные напряжения;
огл — главные напряжения.
Характеристики маториалов
R — проектная марка бетона по прочности на сжатие (куби-
ковая прочность);
/?пр — предел прочности бетона при осевом сжатии (призмен-
ная прочность);
7?и — предел прочности бетона на сжатие при изгибе;
Rp — предел прочности бетона при осевом растяжении;
190
стт — предел текучести арматуры;
ств — предел прочности арматуры;
7?а — предельное сопротивление арматуры;
7?н — предельное сопротивление напрягаемой арматуры;
Еб — начальный модуль упругости бетона при сжатии и
растяжении;
Еа — модуль упругости арматуры;
п=^;
Еб ’
G — модуль упругости при сдвиге.
Глава XI
Общие положения расчета прочности
судовых железобетонных
конструкций
§ 38. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ВНУТРЕННИХ УСИЛИЙ В СЕЧЕНИИ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО ЭЛЕМЕНТА И СТАДИИ НАПРЯЖЕННО-
ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ
Общая теория расчета прочности железобетона, основные по-
ложения которой используют и при расчете судовых железобетон-
ных конструкций, исходит из напряженно-деформированного со-
стояния элемента при различных стадиях его нагружения.
Завиоимооть напряжения — деформации при ожатии
Осевое сжимающее усилие в элементе воспринимается бетоном
и арматурой, при этом возникают напряжения в бетоне об и
арматуре оа. Величины деформаций в арматуре и бетоне одина-
ковы; они равны
где vc — коэффициент упругой деформации бетона, равный отно-
шению упругих деформаций к полным.
Сжимающее усилие в элементе может быть представлено как
сумма усилий, воспринимаемых бетоном и арматурой,
N = <y6F6 + aaF0,
191
или
N = <y6F6 (1 + -А ,
(2)
Fo ,,
где p = -=r--коэффициент армирования.
* б
С ростом нагрузки напряжения в бетоне достигают предела
прочности при сжатии 7?пр, при этом напряжения в арматуре равны
п п
Ста — ^np Vc •
Согласно опытным данным, при разрушении
. Ста (3 Н- 5) и/?пр.
Сопротивление сжатой арматуры с высоким пределом теку-
чести (более 4500 кПсм?) не может быть использовано полностью.
Зависимооть напряжения — деформации при раотяжении
При центральном растяжении в железобетонном элементе
с увеличением нагрузки наблюдаются три основные стадии на-
пряженно-деформированного состояния.
Стадия I. До появления трещин деформации в бетоне и
арматуре одинаковы; они равны
еа = 8б р=-^-, (3)
где 8б.р и об. р — деформации и напряжения в растянутом бетоне;
vp — коэффициент упругой деформации бетона . при
растяжении.
При этом зависимость между напряжениями в арматуре и бе-
тоне выражается следующим образом:
п
В конце стадии I напряжения в бетоне приближаются к пре-
делу прочности при растяжении
О'б. р = Rf
На основании опытов vp = 0,5, следовательно,
ста = 2п/?р,
а суммарное растягивающее усилие, воспринимаемое элементом
при появлении трещин,
= Rp (f6 + 2nF0). (4)
192
Стадия II. После появления трещин в бетоне усилие рас-
тяжения воспринимается: в сечении по трещине только армату-
рой (стб.р =0), а на участке между трещинами—арматурой и
бетоном (рис. 82). По мере удаления от трещины напряжения
в арматуре уменьшаются, а растягивающие напряжения в бетоне
увеличиваются. При этом
средние напряжения на уча-
стке между трещинами будут
равны
О'а. с
N
где ста = -р-максимальные
напряжения в арма-
туре (в сечении по
трещине);
Та— коэффициент, учиты-
вающий работу рас-
тянутого бетона.
Стадия III. Считается,
Рис. 82. Характер распределения напря-
жений в бетоне _и арматуре центрально
растянутого элемента в стадии II.
что разрушение наступает, когда
напряжения в арматуре достигнут предела текучести ст, или пре-
дела прочности ств (последнее для высокопрочной арматуры из
твердой стали).
Завиоимооть напряжения — деформации при изгибе
Нормальные сечения
Принято рассматривать три основные стадии напряженного
состояния железобетонной балки при возрастании действующей
на нее нагрузки (рис. 83).
Стадия I. В начале нагружения зависимость ст—е как
в сжатой, так и в растянутой зоне практически линейная, форма
эпюр нормальных напряжении в той и другой зонах сечения тре-
угольная.
С увеличением нагрузки в бетоне растянутой зоны' наряду
с упругими появляются пластические деформации, эпюра напря-
жений искривляется, а величина напряжений возрастает вплоть
до (стадия 1а). При этом в бетоне сжатой зоны пластические
деформации еще незначительны.
По стадии 1а выполняют проверку на образование трещин.
В этом случае форма эпюры напряжений в бетоне принимается
треугольной в сжатой зоне сечения и прямоугольной в растянутой.
Считают, что сечения при изгибе остаются плоскими, а деформации
изменяются линейно по высоте сечения (рис. 84).
13 Н. М. Егоров и др. 193
Рис. 84. Эпюра напряжений и деформаций в поперечном
сечении изгибаемого элемента (стадия 1а).
194
Изгибающий момент, вызывающий-образование трещин, можно
выразить "как момент внутренних усилий относительно точки при-
ложения сжимающего усилия в бетоне
Л1Т = /?рЦ7т = /?р (F6.pZ6.p + 2nFaz 4-
+2^-s^4 (5>
где 1ГТ — момент сопротивления железобетонного сечения по
растянутой зоне при образовании трещин;
F6 р — площадь бетона растянутой зоны.
Остальные обозначения даны на рис. 84.
Высоту сжатой зоны сечения определяют исходя из условия
равенства нулю суммы внутренних растягивающих и сжимающих
усилий
2nFa + F6„--2n х.т~а' Fa — 2а), F6 = О,
а 1 о-Р h—xT 1 h — хт ° ’
где (of— коэффициент полноты объема треугольной эпюры сжи-
мающих напряжений (при прямоугольном сечении
(Oj = 0,5).
Ста д и я II. После появления трещин характер распреде-
ления напряжений в бетоне и арматуре в растянутой зоне при-
мерно тот же, что и при осевом растяжении. В сжатой зоне разви-
ваются пластические деформации и эпюра напряжений искрив-
ляется.
Напряжения в бетоне сжатой зоны об и в растянутой арма-
туре оа можно записать
_ м _ _м_
°б “ Гс ; °а ~ Wa '
где Wc и Wa — упруго-пластические моменты сопротивления
железобетонного сечения по сжатой и растя-
нутой зонам соответственно, зависящие от гео-
метрических характеристик сечения и упруго-
пластических свойств материалов.
По мере увеличения нагрузки на элемент с арматурой, имею-
щей площадку текучести, может наступить стадия На, когда на-
пряжения в арматуре достигают от, в то время как напряжения
в бетоне сжатой зоны ниже А?и.
Стадия III — стадия разрушения. Возможны два случая
разрушения. Первый — когда растянутая зона напряжена силь-
нее. При этом вследствие значительных пластических деформаций
арматуры в растянутой зоне сечения возникает пластический шар-
нир, лишь после этого напряжения в сжатом бетоне достигают Яя
и происходит разрушение. Если для армирования использована
сталь с малым относительным удлинением при разрыве (менее
13* ' 195
3—4%), разрушение наступает от разрыва арматуры и носит хруп-
кий характер. Второй случай, когда сжатая зона напряжена
сильнее, наблюдается в переармированных сечениях. Напряже-
ния в сжатом бетоне достигают величины RH раньше, чем напря-
жения в арматуре, равные от. Разрушение носит хрупкий характер.
Граничный случай, когда напряжения в бетоне и арматуре
одновременно достигают значений RH и от соответственно, имеет
место, как показали опыты, при S6 O,8So (где S6—статиче-
ский момент площади бетона сжатой зоны сечения, a So — ста-
тический момент всей рабочей площади сечения относительно
центра тяжести растянутой арматуры).
В расчетах по этой стадии эпюру напряжений в бетоне сжатой
зоны принимают прямоугольной.
Наклонные сечения
При изгибе железобетонной балки, помимо нормальных, воз-
никают касательные напряжения т, действующие в горизонталь-
ных и вертикальных направлениях. Главные напряжения в на-
клонных сечениях равны
Огл = ± + Т2 . ' (6)
Главные сжимающие напряжения воспринимает бетон, поэтому
они не представляют особой опасности. В случае, когда главные
растягивающие напряжения превышают 7?р, появляются наклон-
ные трещины и перерезывающая сила воспринимается в дальней-
шем бетоном сжатой зоны и арматурой, пересекающей наклонную
трещину.
При нагружении в наклонных сечениях балки наблюдаются
те же три стадии напряженно-деформированного состояния, что и
в нормальных сечениях. Разрушение балки по наклонному сече-
нию вызывается одной из следующих двух причин.
1. Преодолевается сопротивление арматуры и происходит
взаимный поворот обеих частей балки вокруг общего шарнира, 1
расположенного в сжатой зоне. Арматура течет, или при слабой
анкеровке выдергивается, высота сжатой зоны сокращается и бе-
тон разрушается.
2. При достаточном количестве и хорошей анкеровке продоль-
ной арматуры в результате совместного действия срезывающих.
и сжимающих усилий разрушается бетон сжатой зоны.
Таким образом, должны быть обеспечены два условия прочности
балки по наклонному сечению: по моменту и по поперечной силе.
Влияние характера нагружения
Характер нагружения оказывает значительное влияние на на-
пряженно-деформированное состояние железобетонного элемента.
Под воздействием длительных и особенно повторяющихся нагру-
196
зок происходит накопление остаточных деформаций в бетоне и
ухудшается сцепление арматуры с бетоном, что, в свою очередь,
приводит к перераспределению усилий, воспринимаемых бетоном
и арматурой, увеличению раскрытия трещин, уменьшению жест-
кости изгибаемых элементов и т. п. Эти явления следует в ряде
случаев учитывать в расчетах. Кроме того, возможно усталостное
разрушение железобетонной конструкции при действии много-
кратно повторяющейся нагрузки.
§ 39. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
Расчет по допуокаемым напряжениям
При данном методе расчета рассматривают стадию II, принимая
следующие основные допущения: сечения при изгибе остаются
плоскими, зависимость между деформациями и напряжениями
линейная (треугольная эпюра в бетоне сжатой зоны), работу бе-
тона в растянутой зоне не учитывают, модуль упругости бетона
не зависит от величины напряжений, вводят фиктивное сечение,
в котором сталь приводится к бетону. Значение коэффициента
приведения п, равное отношению модулей упругости стали и бе-
тона, принимают или постоянным, или зависящим от марки бетона.
Этот метод расчета является основным во многих зарубежных
странах. В СССР в промышленном и гражданском строительстве
его практически не применяют. Однако согласно строительным
нормам СН и ПП-В.1—62 расчет прочности конструкций, схемы
предельных состояний которых еще не установлены, можно произ-
водить как для упругого тела, при этом напряжения в бетоне и
арматуре не должны превышать расчетных сопротивлений.
Недостаток метода расчета по допускаемым напряжениям в том,
что он является условным (не дает истинных значений напряже-
ний), не позволяет спроектировать конструкцию с заданным
коэффициентом запаса и в ряде случаев приводит к перерасходу
материалов.
До 1949 г. расчеты прочности судовых железобетонных кон-
струкций выполняли по методу допускаемых напряжений. В кон-
струкциях, соприкасающихся с водой, появление трещин не допу-
скалось, поэтому их расчет выполняли с учетом растянутого бе-
тона (по стадии I). Конструкции, не соприкасающиеся с водой,
рассчитывали по стадии II, при этом некоторое ограничение рас-
крытия трещин обеспечивалось за счет сравнительно невысоких
напряжений в стали.
Правила Регистра устанавливают постоянное значение коэф-
фициента приведения п = 15. Допускаемые напряжения в арма-
туре принимают равными для сталей, кПсм* : Ст. 2 и Ст. 3—1250;
Ст. 4 — 1350.
197
Значения допускаемых напряжений в бетоне приведены
в табл. 22.
Таблица 22
Допускаемые напряжения в бетоне
Виды напряжений Допускаемые напряжения (кГ/смг) в бетоне марки
250 300 400
Растяжение осевое 23 25 30
» при изгибе 35 37 45
Сжатие осевое 75. 90 ПО
» при изгибе ПО 125 155
Главные растягивающие напряже- ния, при которых не требуется спе- циальной арматуры 9 10 12
Предельные главные растягиваю- щие напряжения, передаваемые на бетон 5,5 6 7,5
Непосредственный срез 15 17,5 21
Для элементов, подвергающихся совместному воздействию
изгибающих моментов и осевых усилий, в качестве расчетного
принимали приведенное напряжение, равное
/т --- ГТ —t— - /т
°прив ° из "Г °ОС,
где оиз и о0С — действующие напряжения от изгиба и осе-
вого усилия соответственно;
[<уиз ] и [<уос ] — соответствующие допускаемые напряжения.
Длительная эксплуатация значительного числа судов, рассчи-
танных по методу допускаемых напряжений, свидетельствует о его
надежности.
В настоящее время метод расчета по допускаемым напряжениям
находит применение при проектировании судовых конструкций
из армоцемента и предварительно напряженного железобетона..
Этот метод может быть также использован для оценки величины’
напряжений, возникающих в элементах корпуса из обычного
железобетона при эксплуатационных нагрузках или в процессе
испытаний.
Расчет по разрушающим усилиям
Метод применим только для оценки несущей способности сече-
ний конструкции, и при этом рассматривается стадия Ill. В растя-
нутой зоне работу бетона не учитывают. В расчетные формула
вводят предел прочности бетона на сжатие и предел текучести
198
арматуры, значение модуля упругости бетона не требуется. Эпюра
напряжений в бетоне сжатой зоны сечения принимается прямо-
угольной. Действующее в сечении при эксплуатации конструкции
усилие не должно превышать разрушающего усилия,
поделенного на коэффициент запаса k. Этот коэффициент установ-
лен нормами в зависимости от причины разрушения конструкции,
сочетания силовых воздействий и отношения усилий от времен-
ных^нагрузок к усилиям от постоянных нагрузок. Проверку проч-
ности обязательно следует сопровождать проверкой на раскрытие
трещин.
При расчете по этому методу внутренние усилия в конструкции
определяют как для однородного упругого тела, хотя учет пласти-
ческих шарниров, возникающих при разрушении таких конструк-
ций, как неразрезные балки, плиты и рамы, позволяет сократить
расход материалов.
Преимущество этого метода заключается в том, что он позво-
ляет установить общий коэффициент запаса прочности конструк-
ции. Метод отражает работу железобетона в стадии разрушения,
однако не дает возможности оценить состояние конструкции в экс-
плуатационных условиях, в связи с чем проверку жесткости и
трещиностойкости выполняют исходя из стадии II напряженно-
деформированного состояния элемента.
В железобетонном судостроении метод расчета по разрушаю-
щим усилиям введен «Временными Правилами постройки железо-
бетонных судов внутреннего плавания СССР» Речного Регистра
Союза ССР издания 1949 г. Основные положения этого метода,
в частности расчетные формулы для определения разрушающих
усилий и значения коэффициентов запаса, были заимствованы
из действующих в то время строительных норм. Расчет по разру-
шающим усилиям сохранился в качестве основного метода до
настоящего времени, хотя и подвергся некоторым изменениям,
основанным на учете опыта эксплуатации железобетонных судов
и результатов научно-экспериментальных работ.
Расчет по расчетным предельным ооотоянйям
Предельным называется такое состояние конструкции, при ко-
тором дальнейшая нормальная эксплуатация ее становится не-
возможной. Под расчетным предельным состоянием понимают
такое состояние конструкции, при котором получаемые по расчету
величины усилий, деформаций или раскрытия трещин достигают
предельных значений, установленных нормами^
Расчет железобетонных конструкций выполняют по трем пре-
дельным состояниям:
а) по несущей способности — на прочность (с учетом устойчи-
вости) и для конструкций, находящихся под воздействием интен-
сивной многократно повторяющейся нагрузки, — на выносливость;
199
б) по деформациям (перемещениям) — для конструкций, ве-
личина деформаций которых может ограничить возможность их
эксплуатации;
в) по образованию или раскрытию трещин — для конструк-
ций, в которых по условиям эксплуатации не допускается обра-
зование трещин или раскрытие их должно быть ограничено.
В отличие от метода расчета по разрушающим усилиям в этом
методе вместо одного общего коэффициента запаса прочности вве-
дена система коэффициентов, позволяющих раздельно учитывать
возможные отклонения фактических значений нагрузки, меха-
нических свойств материалов, размеров сечения, условий работы
конструкции и пр. от расчетных значений.
Сущность расчета несущей способности по этому методу за-
ключается в том, что максимальное усилие в элементе при наибо-
лее неблагоприятном сочетании учитываемых факторов не должно
превышать минимальной, предельной несущей способности эле-
мента. При этом прочность определяют, рассматривая стадию III.
В настоящее время расчет прочности железобетонных кон-
струкций промышленных и гражданских сооружений в нашей
стране (а также в ряде зарубежных стран) производят, как пра-
вило, по этому методу, регламентируемому действующими строи-
тельными нормами СН и П II-B.1—62.
Следует признать перспективность использования этого метода
в железобетонном судостроении, однако в настоящее время еще
недостаточно материалов для составления соответствующих нор-
мативных указаний.
§ 40. ВНЕШНИЕ НАГРУЗКИ
На корпус железобетонного судна действуют те же внешние
нагрузки, что и на корпус стального судна такого же назначения.
Наряду с этим при определении расчетных нагрузок следует учи-
тывать некоторые конструктивные особенности и условия экс-
плуатации железобетонных судов.
Нагрузки, вызывающие общий изгиб корпуса
Общий изгиб корпуса возникает вследствие неуравновешен-
ности сил веса и сил поддержания по-длине судна.
Расчетный изгибающий момент вычисляется как алгебраиче-
ская сумма наибольших значений изгибающего момента на тихой
веде и дополнительного изгибающего момента от волны (Тм)
М = Мт. в + ДМ. (7)
Изгибающие моменты необходимо определить для миделево.го
и других подлежащих проверке сечений корпуса.
200
Расчетную перерезывающую силу подсчитывают как алгебраи-
ческую сумму наибольших значений перерезывающей силы на
тихой воде и дополнительной перерезывающей силы от волны (Т)
Q = QT. в + AQ- (8)
Из вычисленных изгибающих моментов, соответствующих ука-
занным ниже состояниям нагрузки, для проверки прочности кор-
пуса следует выбрать такие (с учетом местных нагрузок), при кото-
рых в связях корпуса возникают максимальные усилия. Расчет-
ными случаями нагрузки являются следующие.
Для сухогрузных судов:
порожнем — с 10 и со 100% запасов и топлива;
в полном грузу — при распределении груза на основании
инструкции по погрузке и выгрузке;
при других неблагоприятных случаях нагрузки — перевозка
тяжеловесов, загрузка судна на неполную грузоподъемность и т. п.;
в процессе погрузки — выгрузки в том порядке, какой уста-
новлен инструкцией по погрузке и выгрузке;
в аварийном состоянии судна — при затоплении одного наибо-
лее невыгодно расположенного отсека для каждого из вышеука-
занных случаев; для стояночных судов в грузу — при затоплении
одного из отсеков, прилегающих к бортам или транцам.
Для стояночных судов, эксплуатирующихся у берега, изги-
бающий момент в аварийном состоянии определяют без учета
волнения.
Вычисление изгибающих моментов и перерезывающих сил
для судна на тихой воде выполняют, как правило, путем непо-
средственного интегрирования кривой нагрузки табличным спо-
.собом по 21 равноотстоящей ординате. Расчеты, связанные с опре-
делением изгибающих моментов и перерезывающих сил, реко-
мендуется сопровождать построением соответствующих эпюр.
Незамыкание эпюр (внесение поправки без пересчета) для изги-
бающих моментов допускается не более 5%, а для перерезываю-
щих сил — не более 2% от величин наибольших ординат.
Веса участков оконечностей судна, выступающих за концевые
ординаты, следует учитывать полностью по величине и моменту.
Вычисление дополнительных волновых изгибающих моментов
и перерезывающих сил необходимо выполнять путем статической
постановки судна на волну под углом относительно направления
волн. Размеры расчетных волн в метрах устанавливают в зави-
симости от класса судна, определяемого условиями плавания:
Для судов классов:
М ............................................. 3X40
О ................................ ... 2X20
Р.......................................... 1,2X12
Л ...........................................Волнение ие
учитывается
201
Рис. 85. График изменения k2.
Для стояночных судов классов М. и О, эксплуатирующихся
у берега или на закрытой акватории, размеры расчетной волны
принимаются равными 1,2 х 12 м. При этом должно'быть огово-
рено, что проводка таких судов возможна только при тихой по-
годе.
За расчетную величину дополнительного изгибающего мо-
мента АЛ! принимают наибольшее значение (Тм) из полученных
по следующим формулам:
АЛ!' = [kjk2 4- 0,02 х
Х(1-а)]ЬаВЛ; (9)
АЛ!" = [0,0055 —
— 0,0127(1 — a)] L2Bh, (10)
где h — высота расчетной
волны, м;
а — коэффициентпол-
ноты расчетной
ватерлинии;
/г, и k2— коэффициенты,
равные:
kr = 0,0255-?-
-=-0,0585(1 —а); (11)
лВ cos <р
sm -------
h — ______L—
2 лВ cos <р
X
(12)
где % — длина расчетной волны, м;
(р — угол, образованный диаметральной плоскостью судна
и направлением, параллельным гребням волн,
. X
Ф = arcsin —.
Значения даны на рис. 85 в зависимости от L/A, и ЫВ.
Наибольшую величину дополнительной перерезывающей силы
от волны определяют по формуле (Т)
л л 4 AM
AQ = —
(13)
Учитывать динамическое действие волновой нагрузки (коэф-
фициент динамичности) не следует, так как корпус железобетон-
ного судна обладает значительной жесткостью.
202
Меотные нагрузки
Местную нагрузку определяют для следующих состояний
судна:
в грузу на вершине или подошве волны для судов классов М,
О и Р и на тихой воде для судов класса Л;
порожнем на вершине или подошве волны для судов классов М,
О и Р и на тихой воде для судов класса Л;
в процессе погрузки и выгрузки;
в процессе испытания на непроницаемость;
при аварии, вызванной затоплением отсека;
при прочих неблагоприятных условиях работы судна, предусмо-
тренных заданием на проектирование.
Местную прочность конструкции проверяют не на все вышеука-
занные нагрузки, а только на те, которые вызывают наибольшие
внутренние усилия.
Расчетная местная нагрузка, действующая на отдельные кон-
струкции корпуса, задается в виде напора h в метрах водяного
столба, величину которого принимают равной наибольшему из
значений, полученных по приводимым ниже формулам, где (раз-
меры в м):
Нс — высота борта судна в рассматриваемом сечении;
Тп — осадка судна порожнем в рассматриваемом сечении;
Тб — осадка судна' в балласте в рассматриваемом сечении;
Таъ — аварийная осадка судна в рассматриваемом сечении;
Тисп — осадка судна при испытательной нагрузке;
h6 — высота балластной цистерны;
Яц — высота цистерны;
Ят — высота воздушной трубы над палубой или платформой;
<7Г — давление груза или топлива (без учета неравномерности
распределения, м вод. ст.);
г — полувысота волны. •
Расчетную нагрузку на днище принимают равной:
для обшивки и набора, не испытывающего противодавления
груза,
Я =Т + г, (14)
для набора грузовых трюмов, испытывающего противодавле-
ние груза,
h = T + r-qrt (15)
или
. h' = Tn + r. (16)
В районе балластной цистерны напор на днище следует допол-
нительно определять по формуле
h = h6-T6 + r, (17)
причем, если Тб г, то Я = Яб.
203
При расчете набора в составе шпангоутной рамы или перекры-
тия напор на днище в пределах цилиндрической вставки прини-
мают с учетом гашения волны. При этом в приведенных выше
формулах полувысоту волны г умножают на коэффициент т],
величину которого находят по графику рис. 86 в зависимости от
класса, ширины и осадки судна. Для судов шириной менее 8 м га-
шение не учитывают.
Расчетную нагрузку на
борта судна (за исключе-
нием оконечностей) счи-
тают распределенной по
треугольнику или трапе-
ции на всю высоту борта
с расчетным напором на
уровне днища
h = T + r, (18)
или с учетом противодав-
ления балластной воды
h' — h6 — T6 + r, (19)
если Тб г, то h' = h6.
Расчетную нагрузку в
носовой оконечности транс-
портного судна на протя-
жении 0,15L для судов
классов М и О и на О,\L
для судов класса Р необхо-
Удар волны учитывают как
Рнс. 86. График поправочных коэффициен-
тов к амплитудам волновых давлений (полу-
высотам волн), действующих на среднюю
• часть корпуса.
димо определять с учетом удара волн.
условную гидростатическую нагрузку, распределенную равно-
мерно для днища и по закону треугольника или трапеции для
борта, из расчета напора столба воды высотой:
для клинообразной формы носовой оконечности
h = Т + 2г; (20)
для ложкообразной формы
Я = 7 4-2,5г; (21)
для санообразной формы
h = Т + Зг.
(22)
Расчетную нагрузку на непроницаемые переборки судна при-"
нимают распределенной по треугольнику или трапеции с расчет-
ным напором на уровне днища:
для переборок пиков и переборок, ограничивающих отсеки
жидкого балласта и жидкого топлива,
h = Hc-, (23)
204
для переборок, разграничивающих отсеки или цистерны,
имеющие выше палубы или платформы воздушные трубы,
h = hn + h^, (24)
для промежуточных переборок
h = Тав. (25)
Расчетная нагрузка на палубное перекрытие:
Рис. 87. Схема для определения величины рас-
четной нагрузки на плиту борта.
для грузовой палубы с учетом неравномерности распределения
груза
h -1,25g,.; (26)
для открытых частей палуб корпуса (кроме грузовых)
h = 0,5 м- (27)
для закрытых частей палуб корпуса, надстроек и рубок, пред-
назначенных для пассажиров или команды судна,
h = 0,35 м-, (28)
для легких палуб надстроек и рубок, не доступных для пасса-
жиров и не предназначенных для грузов,
h = 0,1 м. (29)
При определении местных нагрузок на горизонтальные связи
следует учитывать собственный вес конструкции.
При проверке прочности плит бортов с поперечной системой
набора и переборок с вертикальными ребрами расчетную нагрузку
на балку-полоску принимают равной напору, достигающему
высоты от днища 0,5 шпации (рис. 87) или г/3 h в зависимости от
того, что больше.
При проверке прочности сборных элементов, предназначенных
Для транспортировки и монтажа, за расчетную нагрузку прини-
мают собственный вес элемента, умноженный на коэффициент ди-
намичности kR ~= 1,5.
205
В случае, если необходимо проверить прочность связей корпуса
при спуске судна на воду, постановке на слип и т. п., значения
нагрузок определяют для конкретных условий.
Классификация внешних нагрузок
Внешние нагрузки, действующие на корпус железобетонного
судна, можно классифицировать следующим образом.
По характеру изменения различают такие категории внеш-
них нагрузок:
а) неизменная: величина ее в течение всего времени действия
не меняется (вес груза, собственный вес конструкции, давление
воды без учета волнения, давление на переборки балластных и
топливных отсеков и т. п.);
б) статически переменная: величина ее во время действия
меняется, причем период изменения превышает в несколько раз
период собственных колебаний рассматриваемой конструкции
(местная нагрузка с учетом волнения, усилия от общего изгиба
на волнении для судов, эксплуатирующихся на открытой аква-
тории; усилия от подвижных грузовых средств и т. п.); в зависи-
мости от пределов изменения статически переменная нагрузка
подразделяется на знакопеременную и знакопостоянную;
в) динамически переменная: период изменения близок к пе-
риоду собственных колебаний рассматриваемой конструкции;
эта нагрузка подразделяется на вибрационную и ударную.
По характеру действия различают следующие категории внеш-
них нагрузок:
а) постоянная, действующая все время или значительный про-
межуток времени (давление воды на подводную часть судна на
тихой воде, вес грузов, оборудования, собственный вес конструк-
ций и т. п.);
б) случайная, действующая ограниченное число раз (нагрузка
при испытании, спуске на воду, положении судна на волне рас-
четных размеров н т. п.);
в) аварийная (нагрузка при пробоинах, предусмотренных
расчетом непотопляемости и т. п.).
§ 41. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ И НАПРЯЖЕНИЙ
В СВЯЗЯХ КОРПУСА
Усилия от общего изгиба в элементах корпуса железобетон-
ного судна определяют в результате расчета эквивалентного бруса
для двух случаев изгиба судна: прогиба при сжатой палубе й
перегиба при сжатом днище.
Усилия следует определять в тех сечениях корпуса, где
можно ожидать наибольших напряжений (например, в наиболее'
слабом сечении средней части судна, в местах окончания над-
206
строек и основных продольных связен, в сечениях, где происходит
изменение системы набора и т. п.).
Под эквивалентным брусом принято понимать совокупность
продольных связей корпуса, участвующих в сопротивлении
общему изгибу судна.
В эквивалентный брус пол-
ностью включаются все находя-
Рис. 88. Схема учета сечения преры-
вистых связей, включаемых в эквива-
лентный брус (заштрихованные пло-
щади исключаются): а — любых пре-
рывистых связей, кроме надстроек; б—
надстройки.
щиеся в рассматриваемом сече-
нии продольные непрерывные
связи корпуса, протяженность
которых превышает удвоенную
высоту борта, при условии, что
соединение этих связей с кор-
пусом обеспечивает участие их
в общем изгибе судна.
Надстройки (рубки), опираю-
щиеся на три поперечные пере-
борки, следует включать в экви-
валентный брус, если длина их
не менее шести высот. Все вклю-
чаемые в эквивалентный брус
надстройки (рубки) должны быть
надежно соединены с корпусом
таким образом, чтобы обеспечить их совместный изгиб.
В случае, если надстройка (рубка) имеет указанную длину
и участвует в общем изгибе корпуса, необходимо обеспечить тре-
буемую прочность ее палубы как верхней кромки эквивалентного
бруса и прочность соединения ее с кор-
пусом в местах действия наибольших
касательных напряжений по концам
Рис. 89. Схема для определе-
ния сечеиия прерывистой связи,
включаемой в эквивалентный
брус (заштрихованные площади
исключаются).
надстройки (рубки).
Прерывистые связи (надстройки,
рубки, комингсы люков), длина кото-
рых удовлетворяет приведенным выше
требованиям, вводятся в эквивалент-
ный брус с учетом того, что концевые
части связей включаются в общий
изгиб неполным своим сечением. Ра-
ботающей считается часть связи,огра-
ниченная прямой линией, проведенной под углом 30° к продольной
кромке, по которой прерывистая связь соединяется с непрерыв-
ной (рис. 88).
Вырезы в палубе учитывают следующим,образом.
Если ширина выреза превышает 0,2 ширины палубы при любой
длине выреза или длина выреза более двух высот борта при любой
ширине выреза, то настил палубы и продольные связи, прерываю-
щиеся на этом вырезе, исключают из эквивалентного бруса.
207
При этом необходимо учесть также влияние выреза и за его преде-
лами, т. е. в сечениях судна вблизи выреза (как в нос, так и в корму
от него) следует исключить связи (как неработающие), располо-
женные у поперечных кромок выреза, на участке, который огра-
ничен двумя пересекающимися прямыми, проведенными под
углом 30° к диаметральной плоскости судна из вершин углов вы-
реза (рис. 89).
Если ширина выреза не превышает 0,2 ширины палубы, а
длина выреза — двух высот борта, то такой вырез при определе-
нии элементов эквивалентного бруса можно не принимать во вни-
мание. Однако его необходимо компенсировать установкой до-
полнительных связей, площадь сечения которых равна площади
сечения перерезанных связей, причем протяженность дополни-
тельных связей не должна быть меньше ширины выреза за каж-
дую из его поперечных кромок.
Единичные вырезы, наибольший размер которых не превы-
шает 5 толщин плиты, не учитывают, если они не уменьшают пло-
щадь сечения пояска эквивалентного бруса более чем на 3%, даже
при условии, что они не подкреплены.
Осевые усилия в элементах эквивалентного бруса от участия
в общем изгибе определяют по формуле
N==J^Lt (30)
(31)
где М — изгибающий момент от общего изгиба в рассматривае-
мом сечении;
I — момент инерции приведенного сечения эквивалентного
бруса, подсчитанный по упругой стадии;
Хэл — статический момент приведенного сечения рассматри-
ваемого элемента относительно нейтральной оси экви-
валентного бруса, подсчитанный по упругой стадии.
Для однопалубных судов с плоским одинарным днищем рас-
четные осевые усилия можно найти по формуле
N , ^ЭЛ
< Н /“пояска
где Еэл — площадь приведенного сечения рассматриваемого
элемента;
Люяска — площадь приведенного сечения всего пояска экви-
валентного бруса (палубы или днища).
Приведенное сечение получают путем исключения бетона в рас-
тянутой зоне эквивалентного бруса и увеличения в 10 раз площади
продольной арматуры (приведение к бетону) или уменьшения
в 10 раз площади бетона в сжатой зоне (приведение к стали).
Касательные напряжения от участия в общем изгибе опреде-
ляют по формуле
т = _2£_
(32)
208
где S — статический момент части приведенного сечения экви-
валентного бруса, расположенной по одну сторону
от нейтральной оси, которая подсчитана по упругой
стадии;
2 h — сумма толщин бортов и продольных переборок (если
конструкция последних позволяет включить их в экви-
валентный брус).
Для однопалубных корпусов с плоским одинарным днищем мак-
симальные касательные напряжения вычисляют пО формуле
т = • (33)
Определение расчетных усилий в статически неопределимых
конструкциях от местного изгиба следует'производить по прави-
лам строительной механики упругих систем.
Моменты инерции сечений для нахождения соотношения их
жесткостей определяют исходя из предположений упругой работы
этих сечений без учета арматуры.
При определении усилий от местного изгиба за расчетный про-
лет балок и плит принимают расстояние между осями опор.
Геометрические размеры рамы, составленной из балок набора,
принимают.по внутренней поверхности обшивки.
Прямоугольную плиту, опертую по четырем или трем кромкам,
рассчитывают как балку-полоску с прдлетом, равным мейьшей сто-
роне, если отношение сторон плиты более 2:1. При отношении
сторон, равном или менее 2:1, расчет производят по формулам
для тонкой изотропной плиты. В случае действия равномерно рас-
пределенной нагрузки на плиты, свободно опертые или защемлен-
ные по всему контуру, значения максимальных изгибающих мо-
ментов (Тм) можно найти следующим образом:
на опоре
. "^ОП ” ^оп^>
в пролете
ЗДр — fflnpP,
где Р — величина нагрузки, Т;
топ и тпР — коэффициенты, принимаемые по табл. 23, где
индексы «g» и «к» соответствуют длинной и корот-
кой сторонам плиты.
Плиту, опертую по двум кромкам, рассчитывают как балку
с пролетом, равным расстоянию между опертыми кромками.
В балках, имеющих вуты с отношением,высоты к длине, кото-
рое не превышает 1 : 3, эти вуты учитывают в соответствующих
сечениях полностью. Если величина указанного отношения пре-
вышает 1 : 3, тогда учитывают отношение высоты вута к его длине,
равное 1 : 3 (рис. 90).
14 Н. М. Егоров и др. 209
Таблица 23
Значения коэффициентов тПр и топ
Схема плиты
СВ эбодно оперт р lJ. j ОЙ защемление >й
* □<1 as Л
7IIIIIU ♦ 1 Hi 111
Л д
'д/'к тпр. к тпр. д тпр.к тпр. д топ. к топ.д
1,00 1,10 1,20 1,30 1,40 1,50 1,60 1,80 2,00 0,0365 0,0399 0,0428 0,0452 0,0469 0,0480 0,0485 0,0485 0,0473 0,0365 0,0330 0,0298 0,0268 0,0240 0,0214 0,0189 0,0148 0,0118 0,0179 0,0134 0,0204 0,0208 0,0210 0,0208 0,0205 0,0195 0,0183 0,0179 0,0161 0,0142 0,0123 0,0107 0,0093 0,0080 0,0060 0,0046 0,0417 0,0450 0,0468 0,0475 0,0473 0,0464 0,0452 0,0423 0,0392 0,0417 0,0372 0,0325 0,0281 0,0240 0,0206 0,0177 0,0131 0,0098
Для неразрезных балок и балочных плит за расчетный опорный
момент принимают момент в сечении по грани ребра, являющегося
опорой. При этом для защемленной на опорах балки-полоски,
имеющей армированные вуты и загруженной равномерно распре-
деленной нагрузкой, изгибающие моменты можно определять
как для непризматической балки по следующим формулам:
на опоре
о/?
= (34)
в пролете
Mnp = g(3-2£), (35)'
где q— интенсивность нагрузки, Т/м',
/j и I — пролеты балки-полоски в свету и между осями опор
соответственно, М', . . .
£ —• коэффициент, принимаемый по табл. 24 в зависи-
мости от длины вута /в, толщины плиты h, толщины
плиты с учетом вута Яв и длины пролета I.
Балки набора, надежно связанные с плитами, рассматривают-
как тавровые. При этом расчетную ширину присоединенного
210
пояска обшивки как в сжатой, так и в растянутой зоне сечения
тавра принимают наименьшей из следующих величин: одна треть
расчетного пролета балки; полусумма прилегающих к балке про-
летов плиты; 20 толщин плиты
или 25 толщин плиты при ее
сопряжении с ребром с помощью
армированных вутов.
При проверке прочности сты-
ковых соединений в расчетные
сечения включают арматурные
выпуски, сваренные между собой
непосредственно или с помощью
закладных деталей. Арматурные
выпуски, не соединенные по-
средством сварки, учитывают
в расчете В таких сечениях, кото- рис. 90. Схема для определения рас-
рые удалены от КОНЦОВ выпу- четной высоты сечения балок, имею-
сков на расстояние, необходи- щих вуты.
мое для их полной анкеровки.
Расчетные усилия в стыковых соединениях, сваренных с по-
мощью закладных деталей, определяют с учетом следующих ука-
заний:
а) нормальные растягивающие усилия передаются только
через арматуру, присоединенную к закладным деталям; работу
бетона не учитывают;
Таблица 24
Значения коэффициента £
л/лв 1 при 1ъ/1
0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 0,20
0,5 1,11 1,13 1,15 1,16 1,18 1,19
0,6 1,09 1,11 1,12 1,14 1,15 1,16
0,7 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12
0,8 1,05 1,06 1,06 1,07 1,07 1,08
б) нормальные сжимающие усилия передаются через закладные
детали и через бетон омоноличивания стыка;
в) в расчетах на действие изгибающего момента учитывают
только растянутую арматуру плиты, приваренную к закладным
деталям;
г) сдвигающие усилия, действующие в плоскости соединения
плит, передаются непосредственно через бетон омоноличивания
стыка.
14
211
§ 42. РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МАТЕРИАЛОВ
Приводимые ниже расчетные характеристики относятся к ма-
териалам, удовлетворяющим требованиям, изложенным в раз-
деле Б.
Предел прочности бетона принимают по табл. 25.
Таблица 25
Предел прочности бетона
Вид напряженного состояния 1 Условные обозначения Предел прочности (кГ/см2) бетона марки
250 300 350 400 500 600
Сжатие осевое (призмен- ная прочность) ^пр . 175 210 245 280 350 420
Сжатие при изгибе R* 220 260 305 350 440 520
Растяжение осевое Rp 23 25 27 30 34 39
За расчетный модуль упругости бетона при сжатии и растяже-
нии принимают отношение величины нормальных напряжений
в бетоне к соответствующей величине его относительной линейной
деформации е при величине о 0,2 А?пр (начальный модуль
упругости).
Модули упругости тяжелого бетона следующие:
Марка бетона Модуль упругости, кПсм?
300 315 000
400 350 000
500 280 000
600 400 000
Модули упругости керамзитобетона принимают на основе экс-
периментальных данных; если они отсутствуют, можно пользо-
ваться следующими значениями:
Марка бетона Модуль упругости, кГ!см?
250 180 000
300 195 000
350 210 000
400 225 000
Для бетона коэффициент Пуассона v6 = 1/в, модуль сдвига
Сб = 0,4 Е6.
Объемный вес тяжелого бетона и железобетона, когда отсут-
ствуют экспериментально обоснованные значения веса бетона,
принимают, Т/м3: для бетона вибрированного — 2,40; железо^
бетона из вибрированного бетона — 2,60.
212
При проценте армирования более трех объемный вес железо-
бетона следует подсчитывать как сумму весов бетона и арматуры
на единицу объема конструкций.
Объемный вес керамзитобетона при отсутствии эксперимен-
тально обоснованных значений веса принимают:
Марка бетона Объемный вес, ТЛи3
250 1,7
300 1,8
350 1,9
400 2,0
Объемный вес железобетона из керамзитобетона определяют
как сумму весов бетона и арматуры на единицу объема конструк-
ции.
В качестве расчетного предельного сопротивления горяче-
катаной арматуры принимают браковочный минимум предела те-
кучести, значения которого следующие:
Вид арматуры Расчетные пределы
текучести, кГ!см?
•Горячекатаная круглая класса А-1 из
стали марки Ст. 3 .............................. 2400
Горячекатаная периодического профиля
классов:
А-П из стали Ст. 5 ........................ 3000
A-111 из стали марок 25Г2С и 35ГС 4000
A-IV из стали марки 30ХГ2С .... 6000
В качестве расчетного предельного сопротивления высоко-
прочной арматурной проволоки, арматурных прядей, применяю-
щихся в предварительно напряженных конструкциях, принимают
браковочный минимум предела прочности, значения которого
приведены в табл 26. в
Таблица 26
Расчетные предельные сопротивления стальной высокопрочной
холоднотянутой проволоки и прядей
Вид арматуры Сопротивление арматуры (10s кГ/см*) при диаметре проволоки, мм.
2,6 3 4 5 6 7 8
Проволока круглая угле- родистая по ГОСТ 7348—63 20 19 • 18 17 16 15 14
Проволока периодичес- кого профиля углеродистая по ГОСТ 8480—63 18 17 16 15 » 14 13 12
Семнпроволочиые пряди по ЧМТУ /ЦНИИЧМ 426—61 18 17 16 15 — — —
213
Расчетные предельные сопротивления канатов следующие:
Стальные многорядные канаты
(тросы) по ГОСТ
3066—66
3067—66
3068—66
Сопротивление арматуры,
кПсм?
17-103
16 • 103
15,5-103
Примечания. 1. Диаметр проволоки 2—3 мм.
2. Сопротивление стальных канатов определено по величине разрыв-
ного усилия каната в целом при значениях браковочного минимума пре-
дела прочности проволоки в канатах 19 000 кГ/см2. При применении в ка-
натах проволок с другими значениями браковочного минимума предела
прочности сопротивление канатов должно быть соответственно изменено.
В случае использования напрягаемой арматуры, не указанной
выше, значение ее предела прочности может быть принято в соот-
ветствии с действующими стандартами.
Модули упругости арматуры принимают следующие, кПсм2:
Для горячекатаной арматуры классов:
A-I и А-П........................................... 2,1-10®
А-Ш и A-IV .......................................2,0-10®
Для холоднотянутой проволоки, пучков из нее и прово-
лочных прядей........................................1,8-10®
Для стальных канатов и тросов ........................1,6-10®
Глава XII
Проверка прочности элементов корпуса
из обычного бетона
§ 43. ОБЩИЙ ПОРЯДОК ПРОВЕРКИ ПРОЧНОСТИ.
УСЛОВИЯ ПРОЧНОСТИ
Основной метод, регламентирующий размеры основных кон-
струкций корпуса железобетонных судов, — расчетный. Это объ-
ясняется отсутствием каких-либо правил подбора элементов
корпуса с помощью таблиц, подобных действующим в стальном
судостроении.
Общий порядок проверки прочности сводится к следующему:
а) определяют величины и характер действующих внешних
нагрузок;
б) вычисляют значения наибольших усилий в связях корпуса,
вызванных этими нагрузками;
в) находят величины разрушающих усилий в соответствующих
связях;
г) определяют отношение разрушающего усилия к усилию,
вызванному расчетной нагрузкой; это отношение должно быть
не менее установленного нормами коэффициента запаса.
214
Усилия в элементах корпуса от расчетных нагрузок опреде-
ляют путем использования принятых в строительной механике
корабля методов, допуская, что материал конструкции является
однородным и упругим.
Общую прочность корпуса в целом не проверяют, а опреде-
ляют усилия от общего изгиба в основных продольных связях
Таблица 27
Значения коэффициента запаса прочности k
Учитываемые нагрузки Значения коэф- фициента k для элементов, обеспечивающих
общую проч- ность, а так- же общую и местную прочность только мест- ную проч- ность
Постоянные 1,8 1,6
Постоянные ные, а также чайные и случай- одни слу- 1,6 1,5
Аварийные 1,4 1,3
корпуса, которые суммируют с усилиями от местных нагрузок
(если они приложены), после чего оценивают прочность каждой
из этих связей в отдель-
ности.
Все конструкции, про-
ходящие проверку на проч-
ность, необходимо допол-
нительно проверять на тре-
щиностойкость при дейст-
вии расчетных эксплуата-
ционных нагрузок.
В отдельных случаях
может возникнуть необхо-
димость в расчете на вынос-
ливость конструкций, под-
вергающихся воздействию
интенсивных вибрацион-
ных нагрузок (например,
от неуравновешенных ме-
ханизмов).
Проверку жесткости судовых железобетонных конструкций,
как правило, не производят, и нормы для предельных прогибов
отсутствуют.
Значения коэффициента запаса, установленные действующими
нормами, приведены в табл. 27.
В расчетах отдельно следует рассматривать случаи действия
нагрузок: одних постоянных; постоянных и случайных; постоян-
ных и аварийных.
При проверке прочности элементов корпуса по нормальным
сечениям необходимо выполнять следующие условия:
при действии изгибающих моментов
Мр
М
(36)
при действии продольных сил, а также при совместном дей-
ствии изгибающих моментов и продольных сил
(37)
где k — коэффициент запаса прочности, принимаемый по табл. 27-
215
Проверку прочности по нормальным сечениям необходимо
выполнять по длине элемента в следующих местах: действия
наибольшего изгибающего момента; резкого изменения сечения
элемента; обрыва арматуры.
. Наряду с нормальными к оси железобетонного элемента сече-
ниями следует проверять наклонные сечения на действие изги-
бающих моментов и перерезывающих сил. Однако прочность свя-
зей корпуса на изгиб по наклонным сечениям можно не проверять,
так как существующие конструктивные требования исключают
резкое изменение сечения балок.
При проверке прочности изгибаемых элементов корпуса по
перерезывающим силам необходимо выполнять следующие два
условия:'
2s 1,4 6; (38)
(39)
где Qp — расчетная разрушающая перерезывающая сила.
Увеличение коэффициента запаса прочности в 1,4 раза вызвано
нестабильностью сопротивления бетона срезу.
Если соблюдается условие
(40)
проверку прочности по формулам (38) и (39) можно не делать,
так как наклонные трещины в этом случае еще не возникают и
всю перерезывающую силу воспринимает бетон.
' Проверку прочности по перерезывающим силам внецентренно
сжатых элементов следует производить как для изгибаемых эле-
ментов (без учета осевого сжатия).
При проверке прочности внецентренно растянутых элементов
необходимо выполнять два следующих требования:
при малых эксцентрицитетах вся перерезывающая сила в лю-
бом наклонном сечении, направленном под углом 60° и менее*
к продольной оси элемента, должна быть воспринята поперечной
арматурой; проверку сечений, составляющих с продольной осью
элемента угол более 60°, можно не производить;
при больших эксцентрицитетах проверку прочности следует,
производить аналогично проверке прочности изгибаемых элемен-
тов, при этом, если эксцентрицитет силы N относительно центра'
тяжести геометрического сечения элемента е0 ==g 1,5 h0, то вели-
чину Q6, определяемую согласно § 44, умножают на коэффициент
*«=.•?—ОД (41)
216
Проверку прочности по перерезывающим силам внецентренно
растянутых элементов можно не выполнять, если при больших
эксцентрицитетах соблюдается хотя бы одно из следующих условий:
а) величина главных растягивающих напряжений, определен-
ная по правилам сопротивления упругих материалов,
(42)
б)
________________ k^Rpbh0
_______1,4 ’
а при малых эксцентри-
цитетах, если выполняется
первое из этих условий.
Проверку прочности
наклонных сечений по пе-
ререзывающим силам необ-
ходимо выполнять по длине
элемента (рис. 91) в сле-
дующих местах: действия
наибольшей перерезываю-
щей силы; резкого изме-
нения поперечного сечения
элемента; в сечениях, про-
ходящих через грань опо-
ры (сечения 1 и 4); в сече-
ниях, проходящих через
расположенные в растяну-
той зоне начала отгибов
(сечения 2 и 3); в сече-
ниях, проходящих через
расположенные в растяну-
той зоне точки изменения
Рис. 91. Выбор расчетных наклонных сече-
ний.
интенсивности поперечного армирования (сечение 5).
При наличии отогнутых стержней величину расчетной перере-
зывающей силы принимают равной (рис. 91): для отгибов первой
плоскости — величине перерезывающей силы у грани опоры;
для отгибов каждой из последующих плоскостей — величине
перерезывающей силы у нижней точки, предыдущей по отношению
к опоре плоскости отгибов.
При проверке прочности бортов и переборок на восприятие
перерезывающих сил необходимо выполнять следующие два
условия:
F аОт
1ООттах/г
3s k,
(45)
7 ’
(44)
217
где тшах — величина максимальных касательных напряжений;
Fa — площадь сечения вертикальной или горизонтальной
арматуры, приходящаяся на 1 пог. м соответствующего
сечения борта или переборки (см2), в которую допу-
скается включать площадь сечения арматуры соответ-
ственно вертикальных или горизонтальных ребер,
условно разнесенную равномерно по сечению борта;
h — толщина борта или переборки, см.
В случае, если
тгаах^-^-, (46)
прочность бортов и переборок можно считать обеспеченной и
дополнительно проверку ее не выполнять.
Проверку прочности стыковых соединений сборных элементов
производят аналогично проверке прочности монолитных кон-
струкций.
При проверке прочности сборных элементов на восприятие
усилий, возникающих при их транспортировке и монтаже, коэф-
фициент запаса прочности должен быть не менее k = 1,5. Рас-
четные пределы прочности бетона в этом случае принимают на
30% ниже указанных в § 42.
§ 44. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗРУШАЮЩИХ УСИЛИЙ
Приводимые ниже формулы для определения разрушающих
усилий основаны на использовании условий статики.
В случае совместного применения арматуры из стали разных
марок каждая из них вводится в расчет со своим пределом теку-
чести.
Расчетные разрушающие усилия в центрально сжатых эле-
ментах определяют по формуле
^P = 4>(RnpF6 + oTFQ), (47)
где <р — коэффициент продольного изгиба, с помощью которого
учитывают снижение несущей способности гибких элементов (та-,
кие элементы теряют устойчивость при напряжениях в бетоне
и арматуре менее предельных), а также влияние случайных экс-
центрицитетов приложения сжимающей силы.
Значения ф принимаются по табл. 28, в которой: /0 — рас-,
четная длина элемента; г — наименьший радиус инерции сечения
элемента (без учета арматуры); бт1п — наименьший размер пря-'
моугольного поперечного сечения элемента.
Расчетную длину элемента /0 определяют, умножив его гео-
метрическую длину на коэффициент, зависящий от степени за- •
щемления и подвижности концов элемента; этот коэффициент при-
нимают равным:
218
При полном защемлении обоих концов............... 0,5
При полном защемлении одного конца и шарнирно-непо-
движном закреплении другого .................... 0,7
При шарнирно-неподвижном закреплении обоих концов 1,0
При одном полностью защемленном и одном свободном
конце........................................... 2,0
При частичной заделке концов и в рамах с несмещающи-
мися узлами .................................... 0,7
В рамах со смещающимися узлами...................1,0—1,5
Таблица 28
Значения коэффициента ср
4/^min Z./r <₽ при нагрузке ^o/^tnin lo/r <₽ прн нагрузке
случай- ной ПОСТОЯН- НОЙ случай- ной ПОСТОЯН- НОЙ
5^10 гс35 1 1 26 90 0,65 0,51
12 42 0,96 0,96 28 97 0,61 0,45
14 . 48 0,92 0,92 30 104 0,56 0,39
16 ’ 55 0,88 0,87 32 111 0,51 0,34
18 62 0,84 0,79 34 118 0,47 0,29
20 ’ 69 0,79 " 0,71 36 125 0,42 0,25
22 76 0,75 0,64 38 132 0,38 0,21
24 83 0,70 0,58 40 139 0,34 0,17
В остальных случаях — в зависимости от действительных
условий закрепления на концах.
Расчетные разрушающие усилия^ в центрально растянутых
элементах находят по формуле
^p=aTF0. . (48)
Расчетные разрушающие моменты в изгибаемых элементах пря-
моугольного сечения (рис. 92) вычисляют по формуле
(h0 ) 4- aTFa (ho —а), (49)
где х — высота сжатой зоны бетона, определяемая по формуле:
„ _ ат (^а ^а)
Х RJ •
При этом необходимо выполнить условия:
х О,55/го,
х^ 2а'.
(50)
(51)
(52)
219
При х <^2а' сжатую арматуру в расчете не учитывают, т. е.
принимается Fa = 0. В плитах обшивки это условие практически
всегда имеет место.
Расчетные разрушающие моменты в изгибаемых элементах
таврового сечения с присоединенным пояском в растянутой зоне
определяют как для прямоугольных элементов с шириной, равной
ширине рёбра.
Определение расчетных разрушающих моментов в изгибаемых
элементах таврового сечения с присоединенным пояском в сжатой
Рис. 92. Расчетная схе-
ма для определения Л4р
в элементах прямо-
угольного сечения.
Рис. 93. Расчетная схема для определе-
ния Мр в элементах таврового сечения
с полкой в сжатой зоне при
Fастт Ш + Ут-
зоне выполняют как ДЛЯ прямоугольного сечения размерами Ьа х
X Л (рис. 93) исходя из предпосылки, что сжатая зона не выходит
за пределы плиты (х hn~). Последнее имеет место при условии
FaaT < /?иМп + F а От, (53)
где Fa — площадь арматуры плиты, включаемая в расчетное се-
чение балки.
Для судовых элементов это условие обычно выполняется. При
этом с незначительной ошибкой в безопасную сторону разру-
шающий момент можно определить по формуле
Mp = FaaT(/i0-4)- (54)
Элементы, подвергающиеся совместному воздействию осевых
сил и изгибающих моментов, рассчитывают как внецентренно сжа-
тые (растянутые).
Эксцентрицитет
= т (55)
измеряется от центра тяжести геометрического сечения элемента
и откладывается в сторону, где напряжения от М и W склады-
ваются.
220
Входящие в приводимые ниже формулы для определения раз-
рушающих усилий выражения е и е' представляют собой расстоя-
ния от силы N соответственно до центров тяжести арматуры Fa
и Fa; их находят:
а) при внецентренном сжатии по формулам:
е = е0 +с —а\ (56)
е' = е0 — с' + а', (57)
если
е — а',
или
е'= с'—е0 — а', (58)
если
е с' — а';
б) при внецентренном растяжении по формулам:
е. — е0 — с + а (59)
в случае больших эксцентрици-
тетов и
е —с — е0 — а (60)
в случае малых эксцентриците-
тов;
е' = е0 4- с' — а!, (61)
где с и с'—расстояния от центра
тяжести геометрического сече-
ния до растянутой или наиме-
нее сжатой кромки и до сжатой
или наиболее сжатой кромки
(для прямоугольных сечений с
Расчетные разрушающие уси
Рис. 94. Расчетная схема для опреде-
ления Wp во внецентренно сжатых эле-
ментах прямоугольного сечения при
х О,55/го.
= с' = 0,5Л) соответственно,
лия во внецентренно сжатых эле-
ментах прямоугольного сечения при больших эксцентрицитетах,
удовлетворяющих условию х < O,55/io (см. рис. 94), определяют
по формуле
Np = Rnbx— (Fa — Л) От, (62)
где ' __________________
• ^ = (h0-e)+\/ (h0-ey + 2^^^. (63)
При этом сечение сжатой зоны бетона должно удовлетворять
условию
х^2а'. (64)
Знак минус во втором члене подкоренного выражения в фор-
муле (63) принимают в том случае, если е0 > 0,5/i — а'. .
При х 2а' сжатую арматуру в расчете не учитывают.
221
Расчетные разрушающие усилия во внецентренно сжатых эле-
ментах прямоугольного сечения при малых эксцентрицитетах
(рис. 95), удовлетворяющих условию х > O,55/io, где х находят
согласно выражению (63), вычисляют по формуле
_ + 0,5£npWi2
7VP е
(65)
При этом, если е0 <0,5Л — а', необходимо выполнить допол-
нительное условие
Уре ^аОт (Ло — а ) + 0,57?Пр^2- (66)
Расчетные разрушающие усилия во внецентренно сжатых эле-
ментах таврового сечения с присоединенным пояском, располо-
Рис. 95. Расчетная схема для определе-
ния Л'р во внецентренно сжатых элементах
прямоугольного сечения при х^> 0,55/io.
женным в растянутой или
наименее сжатой зоне, опре-
деляют как для прямоуголь-
ных элементов с шириной,
равной ширине ребра Ь.
Расчетные разрушающие
усилия во внецентренно сжа-
тых элементах таврового сече-
ния с присоединенным пояс-
ком в сжатой зоне вычисляют
как для прямоугольного сече-
ния [формула (65)], с шири-
ной, равной ширине присое-
диненного пояска Ьп, если х •< h„ [х находят по формуле (63),
принимая Ь = ЬП]. При x>/in, где х определяют по формуле (63),
принимая b = Ьа, расчет производят в следующем порядке.
Определяют высоту сжатой зоны х по формуле
х = (Ло — е) +
1 f,h ,2 2 [р7 а* ± + Япр (Ьп - b) hn (hQ — e~ 0,5йп) |
И ( 0 ’ Ф R„b
(67)
При этом знак минус во втором слагаемом подкоренного выра-
жения принимают, если е0 > 0,5Л — а'.
Устанавливают случай внецентренного сжатия в зависимости,
от величины отношения S6/S0, где S6 и So — соответственно
статический момент площади сжатой зоны бетона и статический
момент площади всего рабочего сечения (на высоте Ло) относи-
тельно центра тяжести сечения арматуры Flt.
При S6/S0 0,8 — случай больших эксцентрицитетов; при
Se/S0 > 0,8 — случай малых эксцентрицитетов.
222
В случае большого эксцентрицитета расчетные разрушающие
усилия находят по формуле
Мр = КпЬх—(Ра — Ю ат + 7?пр(6п — ь)^. (68)
В случае малого эксцентрицитета расчетные разрушающие
усилия вычисляют по формуле
., Rap [V-п - b) ha (h0 - 0,5ha) - 0,56^1 + F>T (h0 - a)
/Vp— - . (W)
При этом в случае, если все сечение сжато, разрушающее уси-
лие дополнительно определяют по формуле
дг = ^"Р № ~ Л|1 (°’5/гп ~ я ) + °’5fefto2] + f а<Тт (h° ~ а (70)
и для проверки прочности берут меньшее значение из полученных
по формулам (69) и (70).
Влияние гибкости при расчете внецентренно сжатых элементов
учитывают, умножив эксцентрицитет продольной силы е0 на
коэффициент т]г, определяемый по формуле
Т|г = " kN ( 1„ \2 • (71)
4800£HF \ г )
Расчетные разрушающие усилия ро внецентренно растянутых
элементах при малых эксцентрицитетах (осевая сила W приложена
между центрами тяжести арматуры Fa и Fa, рис. 96) вычисляют
по формулам
уу — (72)
F „ (hn — а) ст.г
N = _а_\_0-----. (73)
При этом для проверки прочности берут меньшее значение Np
из полученных по этим формулам.
Расчетные разрушающие усилия во внецентренно растянутых
элементах прямоугольного сечения при больших эксцентрици-
тетах (е0 > 0,5Л — а, рис. 97) находят по формуле
- (Fa - Fl) от - Rabx; (74)
где .
х = (Ло + g) - (h0 + еу + 2<Тт F*e)- (75)
223
В этом случае высота сжатой зоны бетона должна удовлетво-
рять условиям:
х<О,55Ло; (76)
х^2а'.
При х -<2й' сжатую арматуру в расчете не учитывают и усло-
вие (77) отпадает.
Расчетные разрушающие усилия во внецентренно растянутых
элементах таврового сечения с присоединенным пояском в рас-
тянутой зоне при больших эксцентрицитетах вычисляют как для
прямоугольных элементов с шириной, равной ширине ребра Ь.
Рис. 96. Расчетная схема для опре- Рис. 97. Расчетная схема для определе-
деления Np во внецентренно растя- ния Np во внецентренно растянутых эле-
нутых элементах при малых экс- ментах при больших эксцентрицитетах,
центрицитетах.
Расчетные разрушающие усилия во внецентренно растянутых
элементах таврового сечения с присоединенным пояском в сжатой
зоне при больших эксцентрицитетах определяют как для прямо-
угольного сечения шириной, равной ширине присоединенного
пояска Ьа.
Расчетную разрушающую перерезывающую силу в наклонном
сечении в общем случае находят по формуле
Qp — От (S FОТ Sin ОС + S Т^х) Ч~ Фб> (7®)
где Q6 — проекция предельного усилия в бетоне наклонного се-
чения на нормаль к оси элемента;
Fm — площадь сечения всех отогнутых стержней, располо-
женных в одной (наклонной к оси элемента) плоскости,
пересекающей рассматриваемое наклонное сечение;
Fx — площадь сечения всех хомутов (поперечных стержней),
расположенных в одной нормальной к оси элемента
плоскости, пересекающей рассматриваемое наклонное
сечение;
а — угол наклона отогнутых стержней к оси элемента.
224
Значение проекции
наклонного сечения на
числяют по формуле
предельного усилия в бетоне любого
нормаль к продольной оси элемента вы-
0.15ЯХ
Чб =----Z.--
со
(79)
где с0 — длина проекции невыгоднейшего наклонного сечения
на ось элемента.
Длина проекции невыгоднейшего наклонного сечения на про-
дольную ось элемента равна увеличенной до целого числа шагов
хомутов величине
у/ , (80)
где qx — предельное усилие в поперечных стержнях (хомутах)
на единицу длины элемента; его определяют по формуле
= (81)
где t — расстояние между поперечными стержнями (хомутами),
измеренное по длине элемента.
При отсутствии отогнутых стержней расчетную разрушающую
силу вычисляют по формуле
QP. х. б = УO,6Rwbh2oqx — qxt. (82)
В элементах, рассчитываемых на действие равномерно распре-
деленной нагрузки от давления воды, расчетную величину попе-
речной силы допускается определять с учетом части нагрузки,
приложенной к элементу в пределах длины проекции наклонного
сечения, уменьшающей величину поперечной силы. Для учета
этой части нагрузки в формулах (80) и (82) вместо величины qx
следует подставлять величину (qx -ф р), где р — расчетная на-
грузка от давления воды на единицу длины элемента.
§ 45. ПРОВЕРКА ЭЛЕМЕНТОВ КОРПУСА НА РАСКРЫТИЕ ТРЕЩИН
Трещины, нормальные к оси элемента
Все элементы корпуса, рассчитанные на прочность, необхо-
димо проверять на раскрытие трещин при действии постоянных
и случайных нагрузок (при действии аварийных нагрузок такая
проверка не требуется).
Расчетная ширина раскрытия трещин не должна превышать
допускаемого значения [ат], приведенного в табл. 29.
1® Н. М. Егоров и др. 225
Таблица 29
Допускаемая ширина раскрытия трещин
Конструктивные ’элементы корпуса Допускаемая ширина раскрытия трещин (мм) для
изгибаемых, внецетренно сжатых, а также внецент- ренно растянутых элемен- тов, имеющих в сечении сжатую зону, со стороны центрально и внецент- ренно растя- нутых эле- ментов, не имеющих в сечении сжатой зоны
смачиваемой поверхности несмачивае- мой поверх- ности
Днищевые плиты 0,10 0,15 0,05
Бортовые и транцевые плиты 0,07 0,15 0,05
Плиты палубы на открытых участ- ках. Плиты и балки набора в балла- стных отсеках 0,15 0,15 0,10
Плиты палубы на закрытых участ- ках 0,20 0,20 0,15
Плиты переборок и балки набора в сухих отсеках 0,20 0,20 0,15
Расчетную ширину раскрытия трещин .(в см) определяют по
формуле
От = (ФоД-i. о + ФА и) -7Г-, (83)
где <р0 и <р„ — коэффициенты, учитывающие характер нагру-
жения;
°а. о и аа-и — напряжения в арматуре, кПсм\
/т — расстояние между трещинами, см.
Элементы корпуса, подвергающиеся совместному действию осе-
вых сжимающих сил и изгибающих моментов, следует проверять
на действие одних изгибающих моментов (оа. о = 0).
Расчетную ширину раскрытия трещин, проходящих в районе
стыка сборных элементов, увеличивают на 20%.
Значения коэффициентов <р0 и фи принимают равными: при
осевом растяжении <р0 = 0,8; при изгибе <ри =1,0.
Для знакопеременных нагрузок, вызванных волнением или
работой подвижных грузовых средств, а также вибрационных на-
грузок: ср0 = 0,95 и <ри = 1,20.
Напряжения в арматуре определяют по формулам:
от действия осевой растягивающей силы
*а.о = ^; (84)
Со
226
от действия изгибающего момента
/а м
оа. и = @
(85)
Fahtfl ’
где 0 — коэффициент, учитывающий изменение момента на уча-
стке между трещинами; для опорных сечений плит его
значения приведены в табл. 30, в остальных случаях
0 = 1;
г; — коэффициент, равный отношению плеча внутренней пары
к рабочей высоте сечения; его принимают: для плит и
тавровых балок с растянутой полкой — 0,85; для тавро-
вых балок с полкой в сжатой зоне — 0,90.
Таблица 30
Значения коэффициента 0 для опорных сечений изгибаемых
плит, нагруженных равномерно распределенной нагрузкой
Значения коэффициента 6 при lT/t
0,025 0,05 0,10 0,15 0,20
0,50 0,73 0,71 0,68 0,65 0,62
0,60 0,78 0,76 0,73 0,70 0,67
0,70 0,83 0,82 0,78 0,75 0,72
. 0,80 0,89 0,86 0,83 0,80 0,77
0,90 0,93 0,91 0,88 0,85 0,82
1,00 0,99 0,96 0,93 0,90 0,87
Примечания. 1. b — ширина ребра, являющегося опорой плиты, см;
— пролет плиты в свету, см.
2. При b > С принимается -т— = 1.
1т
Расстояние между трещинами 4 (в см) вычисляют по формуле
4 = Pxim, (86)
которую в случае, если диаметр всех стержней растянутой арма-
туры одинаков, можно переписать в виде
4 = O,250xdn, (87)
где р — коэффициент, учитывающий профиль арматуры, равен:
для гладких стержней— 1,0, для стержней периодиче-
ского профиля — 0,7;
и — отношение площади сечения растянутой арматуры к ее
периметру, см;
п отношение модулей упругости арматуры и бетона;
“ — диаметр растянутой арматуры, см.
15
227
Рис. 98. График коэффициента к для плит и тавровых балок с полкой
в сжатой зоне.
Рис. 99. График коэффициента х для тавровых балок с полкой
в растянутой зоне.
Коэффициент х определяют по графикам рис. 98 для плит и
тавровых балок с полкой в сжатой зоне и рис. 99 для балок с пол-
кой в растянутой зоне в зависимости от
о „ Л —„ г— (Ьп—
ОС - О / « fl ) О “ ' « ИТ' — if •
bh„ h bh
где b — для тавровых балок во всех случаях — ширина ребра.
Для элементов, подвергающихся при любом возможном нагру-
жении только растяжению или внецентренному растяжению при
малом эксцентрицитете, величину 1Т (в см) находят по формуле
/т = ₽ц-£-. (88)
Го
С учетом влияния ослаблений в бетоне, вызванных поперечной
арматурой; на расположение трещин в изгибаемых плитах с глад-
кой рабочей арматурой, имеющих в растянутой зоне поперечную
арматуру диаметром d 5s 0,07/t (h — толщина плиты), уложенную
с шагом t, расстояние между трещинами принимают равным t
при условии, что t = (0,74-1,3) 1Т.
Наклонные трещины
По Правилам Речного Регистра РСФСР не требуется проверки
связей корпуса по раскрытию наклонных трещин. Однако опыт
эксплуатации гражданских Сооружений и результаты экспери-
ментов показывают, что наклонные (косые) трещины могут дости-
гать значительного раскрытия, превышающего раскрытие тре-
щин, нормальных к оси элемента. Поэтому в отдельных случаях
желательно проверять ответственные элементы корпуса по рас-
крытию наклонных трещин. Для балок набора можно использо-
вать методику, которую применяют в расчетах строительных кон-
струкций, приняв допускаемую ширину раскрытия трещины, рав-
ной 0,20 мм.
Согласно СН и П П-В.1—62 ширину раскрытия наклонных
трещин определяют по формуле (обозначения изменены в соот-
ветствии с принятыми в Правилах Речного Регистра РСФСР)
= <89)
где
1т = и 1——v , (90)
3 ( | rQT \
X Рх^х ' рот^от/ »
но не более h0 + 30dmax;’
<4 и dOT — диаметры стержней соответственно поперечных и
отогнутых, см;
229
dmax — наибольший из этих диаметров, см;
FX Р ОТ
^от
— шаг хомутов, см;
tm — расстояние между плоскостями отгибов, измерен-
ное по нормали к ним, см;
Рх и рот — коэффициенты равные: для гладких стержней —
1,0; для стержней периодического профиля — 0,7.
Допускается уменьшать величину а,, в 1,5 раза, если балка ар-
мирована поперечными и продольными стержнями того же диа-
метра с расстояниями по высоте сечения, равными шагу попереч-
ных стержней.
При действии многократно повторяющейся нагрузки уве-
личивают в 1,5 раза.
§ 46. ПРИМЕР ПРОВЕРКИ ПРОЧНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОРПУСА
Основные технические характеристики судна
Тип судна — грузо-пассажирский дебаркадер.
Класс Р.
Главные размерения, м:
длина L — 45;
ширина В = 12;
Рис. 100. Расчетная схема поперечного сечения корпуса.
высота борта Н = 2,8;
осадка в грузу Т = 1,63;
осадка порожнем Та = 1,17;
осадка аварийная Тав = 2,12.
230
Шпация практическая — 1,167.
Материал корпуса;
бетон марки 300;
арматура классов А-Ш и A-I.
Конструктивная схема поперечного сечения корпуса показана
на рис. 100.
В результате анализа возможных случаев состояния нагрузки
получены расчетные значения изгибающих моментов и перерезы-
вающих сил, приведенные в табл. 31.
Таблица 31
Расчетные значения изгибающих моментов
и перерезывающих сил
Действующая нагрузка Случай нагружения Изгибающий момент, Тм Перерезы- вающая сила, Т
Постоянная Порожнем на тихой воде +280 19,6
В грузу на тихой воде — 149 26,3
Случайная Порожнем на вершине вол- ны. +404 31,4
В грузу на подошве волны —295 38,3
Аварийная Порожнем при затоплении отсека, смежного с пиковым +385 36,1
В грузу при затоплении бортового отсека —342 47,2
Значения площадей приведенных сечений поясков эквивалент-
ного бруса (палуба и днище) даны в табл. 32.
Таблица 32
Площади поясков эквивалентного бруса
Поясок эквивалент- ного бруса Наименование элементов Размеры сечения, см Площадь, гл<2 1
прогиб перегиб
Днищевая плита 1110-6-0,1 — 666
Арматура днище- вой плиты (10+10) 0 8 на 1 пог. м 0,503-20-11,6 117 117
Днище Скула 12 6.45-2-0 1 81
Арматура скулы 4 0 10 0,785-4-2 6 6
Итого: — 123 870
231
Продолжение табл. 32
Поясок эквивалент- , иого бруса Наименование элементов Размеры сечения, см Площадь, сл<2
прогиб перегиб
Палубная плита 1110-6-0,1 666 —
Арматура палуб- ной плиты (10+10) 0 10 на 1 пог. м 0,785-20-11,1 174 174
Палубный стрин- 10+ 6.45.2.0 1 72
Палуба гер
Арматура палуб- ного стрингера 6 0 14 1,54-6-2 18 18
Итого: — 930 192
Проверка прочности бортов на восприятие перерезывающей силы
Максимальные касательные напряжения определяют по фор-
муле (33)
Q 47,2-103 о . „
Т~ //Vft “ 280-20 “ кГ/см .
Проверяем условие (46)
1,4Лг
Подставив Rp — 25 кПсм? (см. табл. 25) и k = 1,4 (см. табл. 27),
получаем: 8,4 < 12,8. Таким образом, прочность бортов обеспе-
чена, и условия (44) и (45) можно не рассматривать. Тем не менее .
проверим условие (45), которое основано на предположении, что
перерезывающую силу воспринимает только арматура.
Проверяем прочность продольной переборки, так как она ар-
мирована слабее, чем борт. Армирование переборки: (10-*-10)
0 6 на 1 пог. м, сталь ^класса A-I
faffT -- ь- 5,66-2400 _ , 05. । ,
ЮОтЛ 100-8,4-4 — По-
следовательно, условие (45) также выполняется.
Проверка прочности днищевой плиты
Из числа возможных сочетаний общей и местной нагрузок наи-
более опасными для плиты днища в данном примере являются
следующие случаи:
232
Результаты проверки прочности опорного сечеиия днищевой плиты
N dN СО со О 00 оо со оо СО” of of
J.' & N эиииэЛ aainoiPmAdeFd о СО, oq оо rf” of of со”
W3 хэхи'пидхнэйэяр W О о со О СО с© со —„ со” -7 of
KJ. ‘W hmsAcIjbh цонхэаи io такой gHtaoiBQHJsn СО О СО 04 •^0^0 — 04 —ч — о" О' Ф о”
w doiiBH yraHiahOBj СО со СО 04 со 04 с© -М —7 of —” of
2 ‘/v ЭИ1ГИЭА эоааэо ю ю —< _ СО, СО, с© О. ^7 оо” О
wj, ‘°W такой jjHtaoiBgHjsH jjHtago о> о ю 04 ' О> — 04 со 1111
Действующие нагрузки ! i s g | х Л Л 5 й « »s « 3 я я И 2 sr tr си 5 >. >. га о ч ч 2 Е О О <С
Основные ха p актер истик и элемента 5 =5 =5 3 3 s и и 5 <—> СО со о ° ° со —ч -7 О го г© II II II II II II •st -О « * « ч «
Схема сечения § 09 0001 1 ш-vwoi-l
Расчетное сечеиие 1 Опорное
Наимено- вание , элемента 1 Днище- вая плита
233
1. Судно в грузу на тихой воде. Напор h = Т.
2. Судно в грузу на волнении. Общий изгибающий момент
равен моменту на тихой воде, а напор h = Т + г. Такой случай
возможен, когда по длине судна укладывается несколько волн.
3. Судно в грузу на подошве волны. При этом напор следует
принимать равным осадке на тихой воде, учитывая возможное
сглаживание волны под днищем и другие факторы, т. е. h = Т.
4. Судно в грузу с затопленным бортовым отсеком. Напор
А = Т’ав-
Случай, когда в плите днища действуют сжимающие усилия
от общего изгиба (внецентренное сжатие) в данном примере опас-
ности не представляет и поэтому не рассматривается.
Результаты проверки прочности опорного сечения днищевой
плиты даны в табл. 33. Проверку пролетного сечения выполняют
аналогично. Ниже приведены вспомогательные вычисления, свя-
занные с определением величины разрушающего усилия для пер-
вого случая нагружения.
Определение величины разрушающего уоилия
в днищевой плите
1. Так как соотношение сторон плиты превышает 2 : 1, в рас-
чет вводим балку-полоску с шириной b = 1 м. Схема сечения плиты
показана на эскизе в табл. 33.
2. Приведенная площадь плиты как элемента эквивалентного
бруса
F9 = 5,03 + 5,03 = 10,06 см2.
3. Осевое усилие от общего изгиба по формуле (31)
N = М Рэл
_ 149-10,06 _ , or т
HFaoSKKa - 2,8-123 - ’
4. Местная нагрузка (на 1 пог. м)
Я = Т — <7с- в,
где qc. в •— нагрузка от собственного веса.
Приняв объемный вес у = 2,6 Т!м2, при толщине плиты 6 см
получим
q= 1,63 — 2,6-0,06-1 = 1,47 Т/мпог.
5. Изгибающий момент на опоре
ql2, 1,47-1,082
Л4°п = jg- =---12--- = 0,143 Тм.
6. Расстояние от точки приложения силы N до центра тяжести
геометрического сечения плиты
_ М _ 0,143-106
в° ~ N ~ 4,35 103
= 3,30 см.
234
Так как сила N приложена за центром тяжести арматуры
р , дальнейшие вычисления выполняют по формулам (59), (75) и
(74) для внецентренного растяжения при большом эксцентрицитете.
7. Расстояние от точки приложения силы N до арматуры Fa
е = е0 — с + а = 3,30 — 3,00 + 1,40 = 1,70 см.
8. Высота сжатой зоны без учета сжатой арматуры
х = (Ло + е) - У(А0 + ^)2-^ =
= (4,60 + 1,70)- У(4,60- 1,70)2— --^оо1’72 = 0,20 см.
9. Разрушающее усилие
jVp = FaoT — RBbx = (5,03 • 4000 — 260 • 100 • 0,20) • 10"3 = 14,9 Т.
Проверка днищевой плиты на раскрытие трещин
Судя по значениям коэффициентов запаса, наибольшего раскры-
тия трещин можно ожидать в третьем случае нагружения (судно
в грузу на подсшве волны).
1. Расстояние между трещинами определяют по формуле (87)
/т = О,250х dn.
При
' » = 3-^« = 3-W5T6.35 = “.2<».
где
и
6 = 1 = Ж = °>234
по графику на рис. 98 х = 9
ZT = 0,25-0,7-9-0,8 =8,0 см.
0,10 • 1U
2. Напряжения в арматуре:
от осевого растяжения
„ _ N 8,61-10s осп ,
а, о Fg 10>06 — 860 кГ)см ;
от изгиба
°- = 0 = °’95 = 690
где © берут по табл. 30 для /т//х = 8/108 = 0,074 и bllT = 1.
235
3. Ширина раскрытия трещин по формуле (83)
+ = (<Ро°а.о + <ри<та. и)^- = (0,95-860 + 1,0-690) • = 0,006 см.
Значение <р0 равно 0,95, так как осевое усилие в данном слу-
чае является знакопеременным.
Согласно табл. 29 допускаемая ширина раскрытия трещин в этом
случае равна 0,10 мм. Таким образом, расчетная ширина раскры-
тия трещин не превышает допустимой.
Проверка прочности и трещиностойкости днищевой ветви
шпангоутной рамы (флора)
Случай нагружения — судно в грузу на вершине волны (слу-
чайная нагрузка).
Проверяют следующие сечения
90
06А-Ш
_Z 014А-Ш
(0 пролете-4
** ЙМР* -2)
флора (рис. 101):
1 — по грани опоры; 2 — по
концу вута; 3 — в середине
пролета. Однако высота флора
в сечении 1 значительно пре-
вышает высоту в сечении 2,
а изгибающие моменты в этих
сечениях отличаются ненам-
ного, поэтому прочность
первого сечения не прове-
Рис. 101. Расчетная схема флора.
ряют.
Значения изгибающих мо-
ментов, приведенные на ри-
сунке, подсчитаны с учетом
сглаживания волны.
Ширину присоединенного
пояска тавровой балки вобоих
сечениях (см. рис. 101) при-
нимают равной полусумме
прилегающих пролетов пли-
ты, т. е. 1,17 м.
а) Пролетное сечение
/i = 31,0 см\ йо = 27,О см', h„~Q см\ Ьа= 117 слг,
= 6,16 см2 (4 0 14), класс А-Ш,-
Fa = 9,68 см2 (2 0 14-ф 1,17-20 0 6), класс А-Ш.
Так как условие (53) заведомо выполняется, величину разру-
шающего усилия определяют как для прямоугольного сечения раз-
мерами ba х h. Сжатук? арматуру в расчете не учитывают.
По формуле (50)
Раат ._ 6,16-4000 п 8J
х ~ ~ '260+Г7~ “ °’81 см'
236
по формуле (49)
Мр
а = 3
По
По
Ло —4г) = 260-117-0,81 х
=6,66-105 кГсм = в,6Ъ Тм.
Так как отношение = -|— = 1,50 равно нормируемому
коэффициенту запаса k = 1,5 (см. табл. 27), условие прочности
выполнено;
Согласно (87) расстояние между трещинами
lT = 0,25|3xdn = 0,25 • 0,7 • 3,5 • 1,4 • 6,35 = 5,45 см,
где х найдено по данным графика рис. 98 при 6 = = jj- =0,13и
п = 3 6,35 = 0,48.
b'hQ 9-27
формуле (85)
аа,и = 2980 кГ/см*.
формуле (83)
От = <РЛ.и-]57 = 1.0-2980 ^~ = 0,0081 см = 0,081 мм.
Согласно табл. 29 [ац.1 = 6,20 мм, следовательно, условие тре-
щиностойкости выполняется.
б) Опорное сечение (сечение 2 рис. 101)
h — 31,0 см\ h0 ~ 26,8 см", h„ = 6 см‘, bn — 117 см\
Fa = 9,68 см* (2 0 14 + 1,17-20 0 6), класс А-Ш.
- Fa = 3,08 см* (2 0 14), класс А-Ш.
Расчетное разрушающее усилие в этом случае определяют как
для прямоугольного сечения размерами b х h.
По формуле (50)
„ _ (fa — fa) °Т „ [(9,68 — 3,08) -4000 .. „
-- гч L --------* ---олг, гч-- --- 11,0 СМ.
260-9
Так как условия
х<О,55Ло = 0,55-26,8 = 14,7 см,
2а — 2-2,4 = 4,8 см
выполняются, сжатую арматуру учитывают полностью.
237
По формуле (49)
Alp = RJ)x (ft0--4- aTFa (ho — а ) =
= 260-9-11,3 (26,8---+ 4000-3,08 (26,8 — 2,4)=
= 8,62-105 кГм = 8,62 Тм\ = 1,72.
Л1оп 5,00
Таким образом, условие прочности выполняется.
По данным графика рис. 99, при
(&П —*)Лп _ (117-9)6 _9Ч
Г - bh--------“-----931--- “
a = 3-^/? = 3^^6,35 = 0,76,
bh0 9-26,8 ’ ’
z = 11.
Отношение площади сечения растянутой арматуры к ее пе-
риметру
— 9,68 _ А 1О
U ~ 1,17-20-3,14-0,6 + 2-3,14-1,4 — СМ'
По формуле (86)
/т = pxun = 0,7-11 -0,18-6,35 = 8,8 см.
°а-и = 07аЛоП = 1 9,68-26,8-0,85 = 22 60 кГ!см^
aT=cpfioa,ll — = 1,0-2260 О8’8 =0,010 см — 0,10 мм.
В опорном сечении весь присоединенный поясок находится
в растянутой зоне, следовательно, трещины в плите сквозные.
Для такого случая согласно данным табл. 29 [ат] = 0,05 мм.
Таким образом, условие трещиностойкости не выполняется и
необходимы специальные конструктивные меры, например поста-
новка дополнительной арматурной сетки в плите, в районе опоры.
Проверка прочнооти по наклонным сечениям
Из числа мест по длине балки, где необходимо проверять проч-
ность по перерезывающим силам, наиболее опасным в данном слу-
чае является сечение, проходящее через начало вута.
В этом сечении
Q = 5,66 Т, h0 = 26,8 см.
238
Поперечная арматура — хомуты 0 8 из стали класса A-I,
шаг хомутов t = 10 см.
Проверяем условие (39)
О < 5 66 Т < 9'26’8'260d_°Z = 9 00 Т.
Так как условие (40) не выполняется
Мф = = 2,88 7<Q = 5,66 Т,
1,4« 1,4* 1,7
то необходима проверка по условию (38).
По формулам (81) и (82)
?х = = 242 кГ]см\
QP. л. б = /о,6/Л — = V0,6-260-9-26,82-242 —
— 242-10 = 13,2-103 кГ = 13,2 Т;
Qp.K.6 13.2 П QQ
.Q “ 5,66 2,<5,5,
что превышает 1,4 k = 1,4 >1,5 = 2,1, следовательно, прочность
по наклонному сечению обеспечена.
Оценим трещиностойкость по наклонным сечениям.
По формуле (90)
/т =--------- = —п7>,То =23,7 см,
т о Их о 0,0112
Мх 1-0,8
где
и ~ Ji*___1,01 =0 0112
Ы ~ 9-10 o,uuz.
По формуле (89)
____л Q^T л 5,662-106-23,7
°т ~ 4 = 4 92-26,82 б,0112-2,Ы0’-260 =
= 0,0085 см = 0,085 мм.
Трещиностойкость по наклонным сечениям можно считать обе-
спеченной.
239
Глава XIII
Расчет прочности элементов корпуса
из армоцемента и предварительно
напряженного железобетона
§ 47. ПРОВЕРКА ПРОЧНОСТИ АРМОЦЕМЕНТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Указания по проверке прочности
Прочность армоцементных конструкций, получаемых в резуль-
тате равномерного армирования цементно-песчаного бетона сталь-
ными сетками с коэффициентом удельной поверхности ka 2г 2 ,
проверяют по методу допускаемых напряжений.
Расчет прочности при этом подразделяют на следующие основ-
ные части:
— определение величины и характера действующих внешних
нагрузок;
— определение наибольших напряжений, вызванных этими
нагрузками;
— назначение величины опасных напряжений, установление
норм допускаемых напряжений и проверка условий прочности.
Внешние расчетные нагрузки определяют в соответствии с § 40.
Величины напряжений, возникающих в конструкции, вычис-
ляют согласно общим правилам строительной механики корабля,
предположив, что весь материал корпуса изотропен и работает
как упругий. При этом расчет конструкций на изгиб производят
с учетом различия в значениях упругих характеристик для сжа-
той и растянутой зон.
Допускаемые напряжения назначают как некоторую долю от
нормативных сопротивлений согласно табл. 34.
Таблица 34
Предельно допускаемые напряжения (в долях от нормальных
сопротивлений) в конструкциях из армоцемента
Расчетные нагрузки Предельно допускаемые нормаль- ные напряжения в элементах, участвующих Предельно до- пускаемые глав- ные растягиваю- щие напряжения
в общей прочно- сти или и в об- щей и местной прочности, а также сжатые только в местной прочности (кроме сжатых)
Постоянные 0,65 0,75 0,55
Постоянные и случайные, 0,75 0,80 0,65
а также одни Аварийные случайные 0,85 0,90 0,70
240
Считают, что прочность конструкции обеспечена, если суммар-
ные действующие напряжения не превосходят величин допускае-
мых напряжений. Вместе с тем, если расчет на одновременное дей-
ствие постоянных и случайных сил или расчет на аварийные на-
грузки обеспечивает необходимый запас прочности в соответствии
со второй и третьей строками таблицы, необходимо, чтобы при
действии одних только постоянных сил были обеспечены запасы
прочности не ниже, указанных в первой строке той же таб-
лицы.
В необходимых случаях, помимо проверки прочности конструк-
ции по напряжениям, следует производить проверку устойчи-
вости как всей конструкции в целом, так и отдельных ее элементов.
При расчете сжатых элементов допускаемое напряжение на
сжатие снижают, умножив его значение на коэффициент продоль-
ного изгиба ф, принимаемый согласно § 44.
Армоцементные конструкции, дополнительно армированные
в растянутой зоне стержнями, рассчитывают по упругой стадии
работы с учетом приведенного сечения элемента, которое полу-
чают, подставляя нормативное сопротивление армоцемента и рас-
четное сопротивление стержневой арматуры. Стержневую арма-
туру, расположенную в сжатой зоне сечения, в расчете не учиты-
вают.
Комбинированные конструкции, состоящие из обычных желе-
зобетонных балок и плит малой толщины, армированных тка-
ными сетками или сетками совместно со стержнями, рекомендуется
рассчитывать по методу разрушающих нагрузок. При определении
величины разрушающей нагрузки в зависимости от того, в какой
части сечения (сжатой или растянутой) находится плита, следует
различать два случая:
если плита находится в сжатой зоне сечения, то разрушающее
усилие определяют как для тавровых балок из обычного железо-
бетона без учета тканых сеток плиты;
если плита находится в растянутой зоне сечения, то разрушаю-
щее усилие определяют с учетом приведенного сечения, получен-
ного на основании нормативного сопротивления стержневой ар-
матуры, при этом работу бетона балки на растяжение не учиты-
вают.
Расчетную ширину плиты, работающей совместно с балкой,
принимают равной наименьшей из следующих величин: х/3 рас-
четного пролета балки; полусумме прилегающих к балке проле-
тов плиты; 25 толщинам плиты.
Прочность комбинированных конструкций считается обеспе-'
ченной, если отношения разрушающих усилий к усилиям от рас-
четных нагрузок не превышают коэффициентов запаса прочности,
приведенных в § 43.
’6 Н. М. Егоров и др.
241
Расчетные характеристики материалов
За опасные (нормативные) напряжения при растяжении и рас-
тяжении с изгибом приняты напряжения, соответствующие мо-
менту раскрытия трещин на величину 0,01 мм при толщине защит-
ного слоя 2 мм; при сжатии и сжатии с изгибом — напряжения,
равные призменной прочности цементно-песчаного бетона.
Нормативные сопротивления и модули упругости армоцемента
на основе бетона марки 400, армированного стальными сетками
с коэффициентом удельной поверхности k„ = 2 , принимают
по табл. 35.
Таблица 35
Нормативные характеристики армоцемента
Вид напряженного состояния Нормативное сопротивле- ние, кГ/см2 Модуль упругости, кГ/см2
Растяжение /?р=65 £р=50 000
Сжатие 7?с=320 £с=200 000
Растяжение при изгибе Rp. и=120 Ер. и=50 000
Сжатие при изгибе Rz. и=320 £с. н—150 000
Скалывание /?ск=65 —
Срез Яср=100 —
Примечания. 1. Прн применении бетона марки 500 значения норма- тивных характеристик увеличиваются на 10%. 2. Прн увеличении &п иа 0,5 l/см по сравнению с величиной £п = 2 1/см значения нормативных сопротивлений увеличиваются иа 5%; прн этом значение коэффициента удельной поверхности не должно превышать kn ~ 3 1/см.
Нормативные сопротивления и модули упругости цементно-
песчаного бетона, армированного небольшим числом тканых се-
ток ^0,5 < &п<2,0 , при этом во всех случаях число тканых
сеток должно быть не менее двух), принимают по данным табл. 36.
Таблица 36
Нормативные характеристики цементно-песчаного бетона
с небольшим количеством тканых сеток
Вид напряженного состояния Нормативное сопротивле- ние, кГ/см2 Модуль упругости, кГ/см2
Растяжение Сжатие Растяжение при изгибе Сжатие при изгибе 7?р=20*п+25 Рс=320 и~35^п+ 40 7?с. и=320 £р=50 000 £с=200 000 £р. и= 150 000 £с. и=50 000
242
Расчетные сопротивления стержневой арматуры, используемой
для армирования армоцементных конструкций, можно принять
по данным табл. 37.
Таблица 37
Расчетные сопротивления стержневой арматуры,
используемой для армирования армоцементных конструкций
Значение коэффициента удельной поверхности арматуры kn, \/см Расчетное сопротивление, кГ/см*
арматуры растянутых элементов арматуры, располагаемой в растянутой зоне изгибаемых элементов
2,0 и более 1200 2400
1,5 950 1900
1,0 700 1400
0,5 450 900
Примечание. Д ля промежуточных значений fen величины расчетных со-
противлений стержиевой арматуры определяются линейной интерполяцией.
Коэффициент относительной поперечной деформации армоце-
мента (коэффициент Пуассона) считают равным va. ц = 0,12.
Модуль сдвига армоцемента вычисляют по формуле G = 0,45Ес.
Объемный вес армоцемента находят по формуле
Уа.ц?= Тп.б +
где р, — коэффициент армирования цементно-песчаного бетона
в одном направлении;
уп. б — объемный вес цементно-песчаного бетона; его определяют
в каждом случае экспериментально. При отсутствии
экспериментальных данных в предварительных расчетах
разрешается принимать уп. б = 2,2 т!м3.
§ 48. РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО
НАПРЯЖЕННОГО ЖЕЛЕЗОБЕТОНА
Общие указания
Элементы корпуса, выполненные из предварительно напряжен-
ного железобетона, необходимо проверять:
а) на недопущение появления трещин;
б) на ограничение величины напряжений в сжатой зоне бетона;
в) на прочность по разрушающим усилиям.
Элементы комбинированных конструкций (состоящих из пред-
варительно напряженного и обычного железобетона), выполненные
без предварительного напряжения, а также предварительно на-
пряженные элементы, армированные горячекатаными стержнями
243
и не соприкасающиеся с водой, следует проверять лишь на проч-
ность по разрушающим усилиям с последующей проверкой на
раскрытие трещин.
При расчете прочности и трещиностойкости предварительно
напряженных конструкций необходимо учитывать:
Таблица 38
Значения коэффициента запаса kr по
трещинообразованию для судовых
конструкций из предварительно
напряженного железобетона
Элементы,
участвующие
в обеспечении
прочности
Учитываемая нагрузка
общей
или и
общей и
местной
Постоянная 1,35 1,25
Постоянная и случай-
ная, а также одна слу-
чайная
воздействие расчетных
нагрузок в сочетании с
предварительным обжа-
тием бетона;
воздействие предвари-
тельного обжатия бетона
в стадии изготовления кон-
струкции;
воздействие усилий,
возникающих при тран-
спортировке и монтаже
сборных элементов в соче-
тании с предварительным
обжатием бетона.
Напряжения в сжатой
зоне бетона от совместного
действия предварительного
обжатия и расчетной на-
грузки не должны превы-
только
мест-
ной
1,10
шать 0,6/?пр в элементах корпуса, испытывающих сжатие или изгиб
со сжатием, и 0,757?^ — в элементах, испытывающих изгиб.
Предварительно напряженные элементы следует проверять
на восприятие главных растягивающих напряжений, а элементы
с толщиной стенки, равной или меньшей Х/16Л (где h — высота
элемента), также и на восприятие главных сжимающих напряже-
ний. При этом значение главных растягивающих напряжений не
должно превышать 0,87?р, а главных сжимающих напряжений —
0,5/?пр.
При проверке прочности бетона на смятие под анкерами напря-
жения в бетоне не должны превышать 0,7/?пр.
Величины расчетных внешних нагрузок принимают в соответ-
ствии с указаниями § 40.
Величины усилий и напряжений от действия расчетных нагру-
зок определяют как для упругих систем по правилам строитель-
ной механики корабля.
Расчетные характеристики материалов принимают в соответ-
ствии с указаниями § 42.
Коэффициенты запаса при расчете на недопущение трещин
должны быть не менее, указанных в табл. 38.
Коэффициенты запаса прочности при проверке по разрушаю-
щим усилиям должны составлять не менее 1,156 (значения k даны,
в табл. 27).
244
г
Определение напряженного ооотояния конструкции
до приложения внешней нагрузки
Напряжения в бетоне и арматуре до приложения внешней
нагрузки определяют для того, чтобы оценить потери от ползу-
чести бетона и назначить величину контролируемого напряжения
в конструкции с арматурой, натягиваемой на бетон.
Величину потерь напряжений следует принимать на основе
опытных данных. При отсутствии таких данных значения потерь
предварительного напряжения принимают по табл. 39 с учетом
следующих указаний.
1. Во всех случаях суммарную величину потерь следует при-
нимать не меньше 1000 кПсм\
2. Величину потерь от усадки и ползучести легкого бетона
необходимо определять опытным путем. В стадии эскизного
проектирования допускается принимать эту величину равной
2500 кПсм2.
3. В конструкциях, подвергаемых для ускорения твердения
бетона пропариванию или прогреву, потери за счет усадки и пол-
зучести бетона во всех случаях следует принимать как для кон-
струкций с натяжением арматуры на упоры.
4. В элементах корпуса, соприкасающихся с водой, величины
потерь предварительного напряжения от усадки и ползучести
бетона, указанные в табл. 39, допускается снижать на 50%.
5. Деформацию обжатия .шва между секциями, заполненного
бетоном,. считают равной 1 мм на каждый шов.
6. При применении повторного натяжения арматуры на бетон,
которое выполняют для компенсации потерь предварительного
напряжения, последние допускается снижать на величину потерь,
образующихся в период между первым и повторным натяжением,
но не более 50% от суммарных потерь без повторного натяжения.
7. При неодновременном натяжении арматуры напряжение
в ранее натянутой части ее вследствие упругого обжатия элемента
усилиями позднее натягиваемой арматуры уменьшается на вели-
чину
о<=^-Д<тб,
гДе Дстб — напряжение в бетоне на уровне центра тяжести ранее
натянутой арматуры от действия арматуры, натяги-
ваемой позднее, за вычетом потерь, образующихся
в процессе обжатия бетона.
8. В конструкциях, рассчитываемых на выносливость, следует
учитывать потери напряжения от действия многократно повторяю-
щихся нагрузок.
Напряжения в сечениях, нормальных к оси элемента, опре-
деляют по их приведенной площади, вводя в расчет полное сече-
ние бетона с учетом ослабления его каналами,- пазами и т. п.,
245
Таблица 39
Потери предварительного напряжения
Факторы, вызывающие потери предварительного напряжения Величина потерь при натяжении арматуры, кГ/см*- Примечания
на упоры на бетон
Усадка тяжелого бетона Ползучесть тяжелого бето- на Релаксация напряжений для высокопрочной проволоки То же, в горячекатаной ар- матуре + со trj ® '' 4 % и” *5 '*> g ° ° 300 0,75fea£a# Г , - ад' Р1 + 3«-(’«, 0.5)] о,1^ о0; - оп) а0; 0 Величину напряжения ор оп- ределяют до появляющихся по- сле обжатия бетона потерь. При об^:0,5/?' (где#'— ку- биковая прочность бетона к мо- менту передачи на бетон пред- варительного напряжения) ве- личины, стоящие в круглых скобках, принимаются равными нулю. Значение ka = 1 при ис- пользовании арматуры из высо- копрочной проволоки; = = 0,8 при применении горяче- катаной арматуры
Продолжение табл. 39
Факторы, вызывающие потери предварительного напряжения Величина потерь при натяжении арматуры, кГ/смг Примечания
на упоры на бетон
Величина деформации ан; керов (обжатие шайб или про- кладок, расположенных ме- жду анкерами и бетоном эле- мента,) равная = 1 мм на каждый анкер, и деформации анкеров стаканного типа или колодок с пробками для пуч- ковой арматуры или анкерных гаек и захватов для стержне- вой арматуры, равная X = •— 1 мм на каждый анкер или- захват Треиие пучков, прядей или стержней арматуры о стенки каналов на прямолинейных и криволинейных участках Изменение разности темпе- ратур натянутой арматуры и устройства, воспринимающего усилие натяжения (например, при пропаривании или подо- греве бетона и т. п.). (^1 + 20Д< м 4^- стн (1 е0,0015х+0,55# j 1—длина натягиваемого пучка нли стержня, мм. При применении анкеров в виде плотно завинчиваемых гаек или клиновых шайб, устанав- ливаемых между анкерами и элементом, либо между захва- том и опорным устройством, потери за счет обжатия гаек и шайб можно не учитывать, т. е. = 0 е — основание .натурального логарифма, х — длина прямо- линейного участка, Ф — цен- тральный угол (в радианах) дуги, образованной арматурой на криволинейном участке Д< — разность в градусах между температурой арматуры и температурой упоров, вос- принимающих усилия натяже- ния
а также площадь сечения всей продольной напрягаемой и ненапря-
гаемой арматуры, умноженную на отношение модулей упругости
арматуры и бетона.
Напряжения в бетоне <тб определяют по упругой стадии незави-
симо от того, производится ли натяжение арматуры на упоры или
на затвердевший бетон. При этом равнодействующую усилий во
Рис. 102. Схема распределения
усилий в поперечном сечении
предварительно напряженного
элемента при определении нап-
ряжений в бетоне и арматуре.
всей напрягаемой и ненапрягаемой верхней и нижней арматуре
No (рис. 102)" рассматривают как внешнюю силу, обжимающую
(в общем случае внецентренно) приведенное сечение элемента, и
определяют по формуле
Wo = FHa0 + F'ho0~- Faaa — F'aoa, (91)
а ее эксцентрицитет относительно центра тяжести приведенного
сечения — по формуле
о ^н°0 (^н + Ун) + ^а°а (Уа Ун) ^а°а (#а Ун) ’ /О9\
Со — ун,
где FH и Fa — площади сечения соответственно напрягаемой и
ненапрягаемой продольной арматуры:
в центрально сжатых и центрально растянутых
элементах — всей арматуры; в изгибаемых, вне-
центренно сжатых и внецентренно растянутых
элементах — арматуры, расположенной в наиболее
обжатой зоне бетона;
F„ и Fa — площади сечения соответственно напрягаемой
и ненапрягаемой продольной арматуры, располо-
женной в менее обжатой зоне бетона изгибаемых,
внецентренно сжатых и внецентренно растяну-
тых элементов;
ffo и оо — напряжения в напрягаемой арматуре FH и FH соот-
ветственно до обжатия бетона (при натяжении,
арматуры на упоры), либо в момент снижения
248
величины предварительного напряжения в бетоне
до нуля за счет воздействия внешних сил, с учетом
потерь напряжений, определяемых для рассмат-
риваемой стадии работы элемента; эти напряже-
ния контролируются при натяжении арматуры на
упоры;
оа и па — напряжения в ненапрягаемой арматуре \Fa и Fa
соответственно, вызванные усадкой и ползучестью
бетона, в момент снижения напряжений в бетоне
до нуля под воздействием на элемент внешних сил;
ун,у'а,уа пуа — расстояния от центра тяжести приведенного сече-
ния до точек приложения равнодействующих уси-
лий в напрягаемой и ненапрягаемой арматуре (см.
рис. 102).
Принимаемые в расчетах величины напряжений в арматуре п0
и По без учета потерь, как правило, должны быть:
в арматуре из высокопрочной проволоки не более 0,б5/?а, но не
менее 0,4/?а;
в стержневой арматуре не более 0,9/?а (где /?а — расчетное
сопротивление арматуры).
В некоторых случаях (при временной перетяжке арматуры,
при компенсации потерь от релаксации напряжений и т. п.) ве-
личину наибольшего напряжения По и п0 можно повысить в про-
волочной арматуре до 0,757?а и в стержневой арматуре
до Ra.
Величины напряжений в арматуре FH и FH, контролируемые
при натяжении на затвердевший бетон, определяют по следующим
формулам":
Он = О0 - п ; (93)
\ Гц 1 п /
(Ун — О0 П
^оУн \
Гп г
(94)
где Fn — площадь приведенного сечения элемента;
/п — момент инерции приведенного сечения элемента.
В формулах (93) и (94) ст0 и о0 принимают до проявления потерь;
N 0 определяют после проявления потерь, происходящих до окон-
чания обжатия бетона.
Величины установившихся напряжений в бетоне об и арма-
тУРе он после проявления всех потерь, используемые при вычи-
слении главных напряжений в бетоне и при определении напря-
женного состояния конструкции до приложения к ней внешних
249
расчетных нагрузок, определяют: он — по формуле (93), об —
по формуле
0б = ~±-^у, (95)
ГП 'П
где у — расстояние от центра тяжести приведенного сечения до
волокна, в котором определяют напряжение.
Значения N0 и е0 находят соответственно по формулам (91) и
(92).
Определение усилий трещииообразования
Усилие трещииообразования в центрально обжатых элементах
при осевом растяжении находят по формуле
Мт = (/?р+об)^п, (96)
где об — установившееся напряжение в бетоне.
Расчет на недопущение трещин изгибаемых элементов и эле-
ментов, работающих на сложный изгиб, выполняют для стадии 1а
работы элемента (см. § 38). Эпюру напряжений в бетоне при этом
принимают в соответствии с рис. 84.
Момент трещииообразования в изгибаемых элементах вычи-
сляют по формуле
М. = (об + /?ру) U70, (97)
где W 0 — момент сопротивления приведенного сечения бетона!
у — коэффициент, учитывающий пластические свойства бе"
тона при растяжении.
Значения коэффициента у принимают равными для сечений:
прямоугольных — 1,75; тавровых с полкой, расположенной у сжа-
той грани, — 1,75; тавровых с полкой, расположенной у растяну-
той грани при Ьп/Ь 2, независимо от отношения hjh— 1,75;
при ba/b > 2 и h„lh t 0,2 — 1,75; при b„lb > 2 и hjh < 0,2 —
— 1,5.
Для элементов иного сечения значения у можно определить
согласно приложению II СН и П II-B.I—62.
При вычислении момента трещииообразования для корпуса
судна при общем изгибе коэффициент у принимают равным еди-
нице.
Момент трещииообразования в элементах, работающих на слож-
ный изгиб, вычисляют по формулам:
изгиб со сжатием
Мт = (Яру + о-б + п) W-o, (98)
где о — напряжение в бетоне от действия внешней осевой силы;
изгиб с растяжением
Мт = (/?ру + 0о-(тЖ, (99)
250
если о Об>
Мг = (Яр + об — a) yW0,
(ЮО)
если о _> об-
При расчете предварительно напряженных элементов на не-
допущение трещин в сечениях, наклонных к оси элемента, вели-
чину главных растягивающих напряжений находят по формуле
огл. р = -44^ - ООП
В этой формуле:
Оу — предварительное сжимающее напряжение в бетоне, дей-
ствующее в направлении, перпендикулярном к продоль-
ной оси элемента;
ох = аб±~ у, (102)
Jn
(103)
где Sn — статический момент части приведенного сечения, рас-
положенного за рассматриваемым волокном, относи-
тельно оси, проходящей через центр тяжести сечения.
Определение разрушающих уоилий
При наличии в элементе напрягаемой и ненапрягаемой арма-
туры из стали разных марок каждую из них вводят в расчет с соб-
ственным расчетным сопротивлением.
Разрушающее усилие в центрально сжатом элементе вычи-
сляют по формуле
Яр = фг (ЯпрЯб + ЯаЯа + OCFH)» О04)
где фг — коэффициент продольного изгиба, принимаемый по
табл. 28;
ос 4200 — оо;
при Ян < 4000 кГ/смч о’с = Яи.
Разрушающее усилие в центрально растянутом элементе на-
ходят по формуле
= ЯНЯН + ЯаЯа. (105)
Разрушающий момент в изгибаемых элементах любой сим-
метричной относительно плоскости изгиба формы определяют по
формуле
Мр = ЯнЗб + o'SH + ЯЛ > (106)
251
при этом положение нейтральной оси вычисляют из условия
RhFh + RaFa — <TcFh — RaF а = RhF6- (107)
Сечение сжатой зоны должно удовлетворять условию
S6<0,8So. (108)
Когда учитывают арматуру сжатой зоны, необходимо соблю-
дать условие
Zs^h0 — a'. (109)
В формулах (106)—(109):
S6 — статический момент площади сечения сжатой зоны бетона
относительно равнодействующей растягивающих усилий
в арматуре FK и Fa,
So — статический момент площади всего рабочего сечения бе-
тона (высотой h0) относительно равнодействующей уси-
лий в растянутой арматуре FH и Fa;
SH — статический момент площади сечения арматуры F„ от-
носительно равнодействующей усилий в растянутой ар-
матуре FH и Fa,
Sa — то же, площади сечения арматуры Fa,
z — расстояние от равнодействующей растягивающих уси-
лий в арматуре FH и Fa до центра тяжести сжатой зоны
бетона.
Элементы, работающие на сложный изгиб, рассчитывают как
внецентренно сжатые (внецентренно растянутые), при этом услов-
ный эксцентрицитет приложения силы е0 = MIN следует отсчи-
тывать от центра тяжести приведенного сечения.
Разрушающие усилия во внецентренно сжатых элементах лю-
бой симметричной относительно плоскости изгиба формы находят
по следующим формулам.
а) В случае большого эксцетрицитета (S6^0,8So)
= RnFб + o'cFh + RaF'a — RrFh — RaF а- (ИО)
При этом положение нейтральной оси определяют из условия
RnSeW ± -+- RaFa£a— RIfFe6H RaFa^at (Hl)
или из условия
Npe = RH$6 + ocF„ (ho — nH) -|- RaFa (ho — йа). (112)
Когда учитывают арматуру сжатой зоны, необходимо выпол-
нять условие (109).
В формулах (111) и (112):
S6N — статический момент площади сечения сжатой зоны от-
носительно силы N-,
ен — расстояние от силы У до центра тяжести арматуры Fa",
252
еа — то же, по отношению к арматуре Fa,
ен — то же, по отношению к арматуре Еи;
еа — то же, по отношению к арматуре Fa,
е — расстояние от силы N до равнодействующей усилий
в арматуре FH и Fa-
аа — расстояние от центра тяжести арматуры Fa до сжатой
грани сечения;
ан — то же, арматуры FK.
В формуле (111) знак плюс принимают в том случае, если про-
дольная сила приложена за пределами расстояния между равно-
действующими усилий в арматуре Fn, Fa и FH, Fa.
б) В случае малого эксцентрицитета (S6 > 0,8So)
Afp= (Ц3)
Если при этом сила /V приложена между равнодействующими
усилий, воспринимаемых арматурой FH, Fa и Fa, Fa, то необхо-
димо выполнить условие
(114)
В формулах (113) и (114):
е и е'.— соответственно расстояние от равнодействующей уси-
лий в арматуре FH, Fa и в арматуре F„, Fa ло силы /V;
So — статический момент площади всего рабочего сечения
бетона относительно равнодействующей усилий в ар-
матуре Fa и Fa;
Sa — статический момент площади сечения арматуры Fa
относительно равнодействующей усилий в арма-
туре Ей и Fa;
S„ — статический момент площади сечения арматуры FH
относительно равнодействующей усилий в арматуре Fa
Й Fa.
Расчет разрушающего усилия во внецентренно растянутых
элементах любой симметричной относительно плоскости изгиба
формы производят по следующим формулам.
а) В случае малого эксцентрицитета, когда сила /V приложена
между равнодействующими усилий в арматуре Fn, Fa и Fa, Fa,
Np =^н + /?а5а> (j15)
= + (116)
253
б) В случае большого эксцентрицитета, когда сила N прило-
жена за пределами расстояния между равнодействующими уси-
лий в арматуре FB, Fa и FB, Fa,
Np = RBFB + RaFa — a'cFB — RaFa--RBF6. (117)
При этом положение нейтральной оси находят из условия
RBSoiv 4~ ocFB^H -f- RaFaea — RBFнбн — RaFя£а = 0, (118)
или из условия
Npe jsc; RBSo + ocFH (ho — flH) + RaFa (ho oa) • (119)
Высота сжатой зоны должна удовлетворять условию (108),
а с учетом арматуры сжатой зоны необходимо также выполнять
условие (109).
Проверку по раскрытию трещин предварительно напряженных
конструкций, прочность которых рассчитывают по разрушающим
усилиям, выполняют так же, как и для обычных (непреднапря-
женных) конструкций. При этом напряжения в арматуре вычи-
сляют по формулам:
от действия осевой растягивающей силы
_ JV-JVo_
а- 0 Fo + FB ’
от действия изгибающего момента
_ Q _______________ I Nо (ех ^<Л1)
ан (Fa + FH) М (Fa+FH)M ’
где No — осевое растягивающее усилие, погашаю!]
ние в бетоне, вызванное его обжатием;
ех — расстояние равнодействующей усилий в арматуре FB и
Fa до No.
(120)
(121)
напряже-
РАЗДЕЛ Д
ТЕХНОЛОГИЯ ПОСТРОЙКИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
СУДОВ
Глава XIV
Структура верфей, методы
и организация постройки
железобетонных судов
§ 49. СТРУКТУРА ВЕРФЕЙ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОГО СУДОСТРОЕНИЯ
По степени непосредственного участия в процессе постройки
судов все цехи верфей железобетонного судостроения можно под-
разделить-на основные и вспомогательные.
Основные цехи верфи: корпусный, деревообрабатывающий,
монтажно-механический и достроечный.
Отличительная особенность верфей железобетонного судо-
строения — развитые корпусные цехи. Все прочие цехи, харак-
терные для судостроительных предприятий, организуют в зави-
симости от типа строящихся судов и объема выпускаемой продук-
ции.
В состав корпусных цехов верфей входят следующие произ-
водственные участки и подразделения:
участок подготовки и складирования инертных материалов
(песок, щебень, легкие заполнители);
склад цемента;
бетоноприготовительный узел;
арматурный участок;
формовочный участок;
опалубный участок;
стапельные места со спусковым устройством;
места зимнего отстоя судов;
лаборатория железобетона.
Деревообрабатывающие цехи на верфях, строящих железо-
бетонные суда с деревянными надстройками, относятся к группе
255
основных цехов. На прочих верфях деревообрабатывающие цехи
являются вспомогательными. В их состав могут входить следую-
щие участки:
склад сырых лесоматериалов с теплым бассейном;
лесопильный участок;
сушильный участок;
склад сухих пиломатериалов;
деревообрабатывающий участок;
плотничная мастерская;
столярно-мебельная мастерская;
шлюпочная мастерская;
склады готовой продукции.
Монтажно-механические цехи включают следующие участки:
станочный;
кузнечный;
закладных деталей и металлоконструкций;
слесарно-монтажный;
трубомедницкий;
электромонтажный.
В состав достроечных цехов входят следующие участки:
достроечные места;
малярный участок;
склад оборудования;
помещение контрагентов.
При постройке судов с малым насыщением (рейдовые пон-
тоны, причалы) и при современной организации производства,
обеспечивающей максимальную готовность подобных судов до
спуска на воду, предусматривать достроечные цехи необяза-
тельно.
Вспомогательные цехи должны обслуживать и поддерживать
в хорошем состоянии оборудование основных цехов верфи, ее
здания и сооружения. К вспомогательным цехам относятся ин-
струментальный и ремонтный, в состав которого могут входить
ремонтно-механический, электроремонтный и ремонтно-строитель-
ный участки.
Кроме основных и вспомогательных цехов, на верфях должны
быть вспомогательные хозяйства и учреждения, обеспечивающие
нормальную работу верфей. Верфи железобетонного судостроения
должны иметь энергетическое, транспортное и складское хозяй-
ства. В состав обслуживающих учреждений входят: охрана, сто-/
ловая, медицинский пункт и т. п.
Общее расположение цехов, производственных участков и слу-
жебных помещений верфи, т. е. ее генеральный план, зависит
от профиля верфи, площади (территория и акватория), на кото-
рой расположена верфь, климатических условий (необходимость
иметь отстоечные места для построенных судов на время замерза-
ния акватории верфи) и пр.
256
Основной производственный элемент, определяющий генераль-
ный план верфи железобетонного судостроения, — стапель. Число
и размеры стапелей определяют площадь занимаемой верфью
территории; от типа стапелей и их ориентации по отношению к бе-
реговой линии, в основном, зависит планировка верфи. Наиболее
Рис. 103. Схема генерального плана верфи железобетонного судостроения.
1 — склад инертных материалов; 2 — участок их очистки; 3 — бункерный склад инерт-
ных материалов; 4 — склад цемента; 5 — бетоносмесительиый узел; 6 — корпусный цех;
7 — открытые стапельные места; 8 — слип; 9 — склад леса; 10 — теплый бассейн; 11 —
лесопильный цех; 12 — сушильные камеры; 13 — склад пиломатериалов; 14 — дерево-
обрабатывающий цех; 15 — столярно-мебельный цех; 16 — склад стали; 17 — механи-
ческий цех; 18 — достроечный цех; 19 — инструментальный цех; 20 — главный магазин;
21 -— компрессорная; 22 — трансформаторная; 23 — электромонтажный участок; 24 —
насосная станция; 25 — кочегарка; 26 — склад топлива; 27 — проходная.
удобное направление стапелей'— параллельное береговой линии,
так как железобетонные суда, как правило, строят на горизон-
тальных стапельных местах, а спускают на воду боком с помощью
слипов или склизов.
Схема генерального плана верфи железобетонного судострое-
ния с боковым спуском судов на воду показана на рис. 103.
§ 50. МЕТОДЫ ПОСТРОЙКИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СУДОВ
При постройке железобетонных судов применяют сборный,
сборно-монолитный и монолитный методы.
Сборный метод, при котором корпус судна формируют на ста-
пеле из отдельных частей — сборных элементов или секций, из-
готовляемых в достапельный период, является наиболее прогрес-
сивным.
Постройка корпусов судов сборным методом дает возможность
максимально снизить трудоемкость и цикл стапельной постройки
судов, так как наибольший объем работ переносится со стапеля
на заготовительные участки верфи, что позволяет применить про-
грессивную технологию и средства механизации при изготовлении
секций.
Технико-экономические показатели постройки судна сборным
методом во многом зависят от разбивки корпуса судна на секции.
17 Н. М. Егоров и др. ' 257
Вопрос о рациональной разбивке корпуса судна на секции
можно правильно решить, сравнив себестоимость и циклы по-
стройки при различных вариантах разбивки. С этой целью для
каждого варианта разбивки разрабатывают технологические гра-
фики постройки корпуса судна, по которым определяют трудоем-
кость и продолжительность работ; эти графики содержат исход-
ные данные, необходимые при определении себестоимости пост-
ройки судна.
При разбивке корпуса на секции необходимо стремиться к умень-
шению протяженности стыков (трудоемки в изготовлении), уни-
фикации секций, а кроме того, к обеспечению удобств при выпол-
нении стапельных, в частности, монтажно-сборочных работ.
Разбивка корпуса на крупногабаритные секции приводит
к снижению трудоемкости стапельных работ (сокращается сум-
марная длина стыков секций), повышению количества продукции,
получаемой с 1- л2 производственной площади арматурных и фор-
мовочных участков, а также к уменьшению затрат на изготовле-
ние технологической оснастки. Однако при значительном увели-
чении габаритов секций потребуются краны большей грузо-
подъемности, чем те, что установлены на верфи, усложнится
транспортировка секций (возникнет необходимость применения
громоздких и тяжелых транспортных приспособлений: тележек,
трансбордеров ит. п.), необходимо будет увеличить габариты цехов.
Вес секций, используемых при строительстве речных железо-
бетонных судов, составляет 2—2,5 т для малых и 7—10 т для
больших судов; размеры секций по ширине соответственно 2—
3,5 м, а по длине 6—13 м.
При разбивке корпусов на секции особое внимание необходимо
уделять максимально возможной унификации и сокращению коли-
чества типоразмеров секций, что значительно упростит их изго-
товление и снизит количество форм (стендов), являющихся наибо-
лее дорогой технологической оснасткой.
При разбивке судов на секции целесообразно совмещать стыки.
Так, в один узел совмещают стыки двух соседних секций борта
(палубы) с примыкающей к ним секцией переборки, четыре пере-
секающиеся секции продольной и поперечной переборок объеди-
няют общим стыком и т. д.
Схемы разбивки на секции корпусов судов, построенных или
строящихся на верфях, показаны на рис. 104. \
Сборно-монолитный метод — постройка корпусов судов из сбор-
ных элементов и монолитных частей. Соотношение кубатур сбор-
ного и монолитного железобетона в составе корпуса зависит от
конструкции судна, условий его эксплуатации, а также от возмож-
ностей верфи-строителя.
Сборно-монолитная постройка судов дает возможность в ряде
случаев удачно использовать преимущества секционного метода,
при этом сводятся к минимуму трудоемкие работы по устройству
258
межсекционных соединений и в то же время создаются условия
для более экономичного и качественного выполнения некоторых
элементов монолитным способом.
Из сборного железобетона делают те части судна, изготовление
которых наиболее трудоемко и сложно при постройке монолит-
ным способом. К таким частям относятся, прежде всего, верти-
кальные элементы: переборки, борта, высокие балки набора и пр.
Возведение их монолитным
способом требует сложной
двухсторонней опалубки,
высокоподвижного бетона
с большим содержанием
цемента, трудоемкого и ма-
лопроизводительного бето-
нирования на месте. При
таком способе изготовле-
ния изделия нередко полу-
чаются со значительным
количеством дефектов, что
намного снижает их каче-
ство.
Палуба — следующий
по сложности изготовле-
ния монолитным способом
элемент. Для ее изготов-
ления необходима трудоем-
кая опалубка и поддержи-
Рис. 104. Схема разбивки на секции корпу-
сов судов:' а — понтона длиной 65 м для
пассажирского причала; б — дебаркадера
длиной 45 м; в — пассажирского понтона
длиной 20 м.
вающие ее опорные конст-
рукции. Кроме того, при
изготовлении монолитной
палубы возникают боль-
шие неудобства во время
бетонирования и распалубки днища и внутренних частей корпуса:
подача бетона и извлечение опалубки затрудняются. Поэтому изго-
товление палуб из монолитного железобетона не всегда целесо-
образно.
Чаще всего при сборно-монолитном способе монолитным изго-
тавливают днище. Затраты труда и средств на изготовление, сборку
и соединение секций сборного днища составляют примерно ту же
цифру, что и при монолитном способе. Однако построенное моно-
литным способом днище отличается более высоким качеством, что
особенно сказывается на водонепроницаемости.
При постройке судов сборно-монолитным методом объем
сборного железобетона у больших судов составляет 50—60%, а
у малых — 70%.
При монолитном методе постройки железобетонное судно пол-
ностью строят иа стапеле: изготавливают арматурный каркас кор-
17*
259
пуса, устанавливают опалубку и производят бетонирование кор-
пуса как единого целого.
В настоящее время монолитный метод практически не приме-
няют, он вытеснен более прогрессивными сборным и сборно-мо-
нолитным методами. Монолитными изготавливают лишь отдель-
ные элементы корпусов судов.
§ 51. ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПРИ ПОСТРОЙКЕ
железобетонных судов на стапеле и способы
ФОРМИРОВАНИЯ КОРПУСА
В настоящее время применяются в основном два метода орга-
низации работ при постройке судна на стапеле: поточно-бригадный
и поточно-позиционный.
Поточно-бригадный метод. Все работы на построечном месте
подразделяются на технологические этапы, на каждом из которых
работают специализированные комплексные бригады. В этом слу-
чае суда на построечном месте неподвижны, а бригады переходят
с одного судна на другое. Метод применяют при серийной постройке
и в случае когда невозможно передвигать суда. При индивидуаль-
ной и мелкосерийной постройке судов комплексные бригады пере-
ходят с одного технологического этапа на другой на одном и том же
судне.
Поточно-позиционный метод. Постройку судна производят на
поточных линиях, имеющих позиции. На каждой позиции ведут
определенные работы (технологические этапы) специализирован-
ные бригады. После завершения работ на одной позиции судно
или блок перемещают на другую позицию. Продолжительность
работ на всех позициях одинакова и соответствует ритму постройки
судна. Поточно-позиционный метод применяют при постройке
малых и средних судов. Закрепление работ за построечным местом
обеспечивает более четкую организацию и более высокую оснащен-
ность построечных мест.
Несмотря на значительные преимущества поточно-позицион-
ного метода, он пока не нашел широкого применения в железобе-
тонном судостроении. Это объясняется, главным образом, отсут-
ствием на верфях закрытых отапливаемых зимой стапельных мес^г,
что приводит к сезонности работ (в зимнее время производят только
сборку корпусов судов, омоноличивание стыков секций выполняют
в летнее время).
Сборку корпусов железобетонных судов на стапеле произво-
дят двумя способами: секционным и блочным.
При секционном способе в первую очередь формируют днище,
затем устанавливают секции переборок, бортовые секции и, на-
конец, секции верхней палубы.
260
Основные недостатки секционного способа формирования кор-
пуса: узкий фронт работ, особенно в начальный период постройки,
невозможность совмещения корпусных и монтажных работ, а
также отделки и оборудования помещений. Поэтому секционный
способ применяют при постройке судов с малым насыщением обо-
рудования и механизмами.
При блочном способе корпус судна формируют из отдельных
блоков, собираемых на стапеле и перемещаемых к месту сборки
судна на тележках. Этот способ обеспечивает расширенный фронт
ведения всех видов работ по постройке судна, что способствует наи-
большему сокращению цикла стапельной постройки.
Выбранный способ формирования корпуса должен обеспечить
минимальную себестоимость и длительность цикла постройки судна,
а также наименьшие капитальные затраты. При выборе способа
формирования корпуса руководствуются следующими факторами:
заданный годовой выпуск судов; размеры и конструктивные осо-
бенности судна; производственные условия верфи; метод органи-
зации постройки судна; оптимальная технология постройки кор-
пуса, обеспечивающая максимальную механизацию арматурных,
бетонных и других работ, а также их минимальную трудоемкость;
минимальные затраты на реконструкцию построечных мест и дру-
гих цехов верфи.
Решающим фактором является заданный годовой выпуск судов.
Чтобы установить, какой из существующих способов формиро-
вания корпуса обеспечит необходимый ритм постройки судна,
для каждого варианта разрабатывают сроковые технологические
графики выполнения основных работ.
§ 52. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОСТРОЙКИ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СУДОВ
Основные технико-экономические показатели, характеризую-
щие экономическую эффективность постройки железобетонных
судов: трудоемкость,себестоимость и продолжительность постройки
судов, — завйсят от типа и размеров судов, технологии и серий-
ности постройки, технической оснащенности основных цехов
верфи, построечных мест и распределения работ между этими
цехами и т. п.
Примерное значение удельной трудоемкости корпусных работ
в процентах от общей трудоемкости постройки судна дано в табл. 40,
сравнение трудоемкостей постройки некоторых типов судов раз-
личными методами приведено в табл. 41.
Абсолютные значения технико-экономических показателей по-
стройки корпусов судов различных типов, отнесенные к единице
веса корпуса, приведены в табл. 3.
261.
Таблица 40
Удельная трудоемкость корпусных работ в процентах
от общей трудоемкости постройки железобетонных судов
Наименование работ Удельная трудоемкость корпусных работ (%) при постройке
понтона плавучего причала дебаркадера L = 35 м брандвахты
Изготовление железобетонных сек- ций в том числе работы: 28,5 25,3 27,6
арматурные 19,2 15,0 —
бетонные 9,3 10,3 —
Формирование корпуса судна на стапеле в том числе: 27,3 12,5 6,7
монтаж секций 1,8 1,0 2,1
выполнение межсекционных со- единений 18,3 8,7 4,0
испытание корпуса н заделка дефектных мест 7,2 2,8 0,6
Всего: 55,8 37,8 34,3
Трудоемкость постройки железобетонных судов
различными методами
Таблица 41
Тип судна Трудоемкость постройки корпусов железобетонных судов (%) методами
монолитным сборно- моиолнтным сборным
Дебаркадеры L=65 м 100 80 70
L=45 » 100 85 75
L=35 » 100 90 80
262
Глава XV
Изготовление арматурных конструкций
Процесс изготовления арматурных конструкций при постройке
железобетонных судов включает следующие технологические опе-
рации:
1) заготовку арматуры (правку, чистку, стыковую сварку,
снятие грата, резку, гибку, сортировку и комплектацию арматур-
ных прутков);
2) изготовление арматурных элементов (сеток и каркасов);
3) сборку и сварку арматурных элементов в пространственные
конструкции (плоские и ребристые арматурные каркасы секций);
4) складирование и хранение готовых арматурных конструк-
ций;
5) изготовление арматуры стыков и монолитных элементов
при постройке судов на стапеле.
Арматурные конструкции выпускает арматурный участок кор-
пусного цеха. Типовая планировка оборудования арматурного
участка показана на рис. 105.
§ 53. АРМАТУРНО-ЗАГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Правку, чистку и резку арматурной стали, поступающей на
верфи в бухтах или в виде прутков диаметром до 16 мм, обычно
выполняют на одном и том же оборудовании — правильно-отрез-
ных автоматических станках. Наиболее широкое распространение
получили станки типа С-338 и ИО-35В.
Технические характеристики указанных станков следующие:
Тип станка
С-338 ИО-35В
Диаметр выправляемой арматурной стали, мм:
гладкий профиль........................ 3—4 4—16
периодический профиль...................... — 6—12
Длина стержней прн автоматической резке, мм:
минимальная................................... 188 500
максимальная ........................... 8000 9000
Скорость подачи, м/мин:
минимальная................................... 33 30
максимальная .............................. 33 60
Мощность электродвигателей подачи и резки,
кет............................г............... 7 7—10
Габаритные размеры, мм:
длина ...................................... 7660 12 050
ширина................................... 860 1 255
высота................................... 890 1 485
Вес станка с электродвигателями, кг .... 920 6 300
263
264
При заготовке длинномерной арма-
туры, необходимой при армировании
монолитных элементов судна, арма-
турную сталь правят с помощью
самотасок, один из типов которых
показан на рис. 106.
В связи с тем, что отечественная
промышленность не выпускает обору-
дования для правки и чистки стержне-
вой арматурной стали диаметром
более 16 мм, эти технологические
операции на верфях выполняют либо
вручную, либо с помощью механиз-
мов (самотаски, лебедки, правйльные
столы и т. п.).
В процессе заготовки длинномер-
ной арматуры и в ряде других слу-
чаев резку арматурной стали выпол-
няют на специальных станках с меха-
ническим или ручным приводом.
Технические характеристики стан-
ков для резки арматурной стали даны
в табл. 42.
С целью повышения производи-
тельности труда за счет механизации
основных и вспомогательных опера-
ций, а также ликвидации отходов
арматурной стали прн резке ее на
заданную длину на ряде верфей заго-
товку арматуры производят на лини-
ях безотходного раскроя арматур-
ной стали.
Планировка оборудования линии
безотходного раскроя стержневой
арматуры, в состав которой входят
правильно-очистной автомат, свароч-
ная машина, устройство для снятия
грата, станок для резки арматуры и
устройство для перемещения прут-
ков, показана на рис. 107.
Технические храктеристики ма-
шин для стыковой сварки арматур-
ной стали, рекомендуемые для уста-
новки в линиях безотходного рас-
кроя арматуры, приведены в табл. 43.
Гибку арматурной стали произво-
дят при изготовлении вязаных арма-
Рис. 107. Схема линии для безотходной обработки арматурной стали из бухт,
устройство<1ля правки стержней; 2 — очистное устройство; 3—стыковая сварочная машина; 4 —станок для снятия
, • грата; 5 — станок для резки арматурной стали; 6 — приемный стол. «
265
турных конструкций. Для гибки арматурной стали используют
станки типа С-146, С-146А и пр., технические характеристики
которых даны в табл. 44.
В отдельных случаях гибку арматурной стали выполняют вруч-
ную, применяя специальные приспособления (рис. 108).
Таблица 42
Технические характеристики станков для резки арматурной стали
Техническая характеристика Тип стайка
С-150А С-370 С-445 С-77 PH-24
Максимальный диаметр разрезаемых стержней, мм:
Ст.З 40 40 70 20 25
Ст.5 32 32 40 — —
Наибольшее число резов в 1 мин. 32 32 4 — —
Длина хода ножей, мм 48 45 — 25 —
Мощность электродвига- 518 2,8 7,0 Ручной привод
теля, кет
Габаритные размеры, мм:
длина 1530 1065 1465 430 840
ширина 670 785 950 185 600
высота 890 445 1620 260 945
Вес станка, кг 765 456 1450 65,4 360
Таблица 43
Технические характеристики машин для стыковой сварки
арматурной стали
Техническая характеристика Тип машины
МСР-75 МСР-100 МСМУ-150
Номинальная мощность, кет 75 100 150
Напряжение, в:
первичное 220/380 220/380 380/220
вторичное 3,2—5,9 3,3—6,3 —
Число ступеней регулировки 8 8 16
Номинальное сечеиие свариваемых 600 1000 1000; 2000
прутков из малоуглеродистой стали, мм2
Продолжительность сварки, сек. — — 15-4-30
Максимальное усилие осадки, кГ 3000 5000 6500
Расход охлаждающей воды, л!час 300 300 200
266
Продолжение табл. 43
Техническая характеристика Тнп машины
МСР-75 МСР-100 МСМУ-150
Расход воздуха, м31час — — 14
Производительность при автомати- ческой работе, число сварок в час. 40 120 80
Габаритные размеры, мм:
длина 1115 1410 2000
ширина 1570 1800 1580
высота 1100 1050 1300
Вес, кг 390 545 2000
Таблица 44
Технические характеристики станков для гибки
арматурной стали
Техническая характеристика Тип станка
С-146 С-146А С-564
Максимальный диаметр изгибае- мых стержней из Ст.З, мм 40 40 40-4-70
Число одновременно изгибаемых стержней из Ст.З диаметром, мм:
6 13 13 —
8 12 12 —
10 8 8 —
12 6 6 —
14 4 4 —
19 3 3 —
27 2 2 —
32 1 1 —
40 1, 1 —
Число оборотов в 1 мин. диска при гибке арматуры диаметром, мм:
6, 8 и 10 14,0 11,0 1,22
12 и 14 7,2 5,9 —
19, 27, 32 и 40 3,7 3,3 —
Мощность электродвигателя, кет 2,2 2,2 4,5
Габаритные размеры, мм:
длина 720 1275 2015
ширина 870 950 1530
высота 780 690 860
Вес, кг 454 685 2087
267
268
§ 54. ИЗГОТОВЛЕНИЕ АРМАТУРНЫХ СЕТОК И СБОРКА
ОБЪЕМНЫХ АРМАТУРНЫХ СЕКЦИЙ
Для армирования судовых железобетонных секций применяют
вязаные или сварные сетки.
Вязаные сетки изготавливают в специальных кондукторах или
непосредственно в формах для бетонирования секций, при этом
продольные и поперечные стержни сетки укладывают в формы,
места пересечения стержней соединяют с помощью скруток из мяг-
кой вязальной проволоки. ,
Рис. 110. Схема сборки плрской арматурной секции: а —
укладка нижней арматурной сетки; б — укладка верхней
арматурной сетки.
Сварные арматурные сетки изготавливают на механизирован-
ных линиях сборки и сварки арматурных сеток. В состав линии
входят; контактная сварочная машина, стеллажи для раскладки
и подачи к машине продольных арматурных стержней, устройство
для подачи к машине поперечных стержней и приемный стол гото-
вых сеток с устройством для.сбрасывания сварных сеток на склад-
скую площадку.
Схема механизированной линии для сборки и сварки сеток
показана на рис. 109.
Основные характеристики машин для сварки арматурных сеток
даны в табл. 45.
269
Таблица 45
Технические характеристики машин для сварки арматурных
сеток
Технические показатели Тип машины
МТМС 18x75 ЭМ-05 НС-169 АСМ-1
Диаметр свариваемых От 3+3 От 6+6 От 6+6 От 6+6
стержней гладкого про- филя, мм Максимальные разме- ры свариваемых сеток, мм: до 10+10 до 12+24 до 14+20 до 19+22
ширина 3800 4800 4800 6900
длина Не ограни- чена 13 000 13 000 15 000
Расстояние между 100, 200 и 100 и бо- 100, 150 и 100 и бо-
продольными стержня- ми, мм Расстояние между по- более лее, крат- ное 100 более, крат- ное 100 лее, крат- ное 100
100 и бо- 100 и бо- 100 и бо- 100 и бо-
перечными стержнями, лее, крат- лее, крат- лее, крат- лее, крат-
мм ное 100 ное 100 ное 100 ное 100
Производительность машины при сварке се- ток максимальной ши- рины с ячейкой 100Х X100 мм из прутков Ст.З диаметром 10Х X 10 мм, м/мин Номинальная мощ- ность, кет: 0,3 0,2 0,25 0,20
при одновремен- ном включении всех сварочных трансформаторов 1350 150 150 600
при очередном включении сва- рочные транс- форматоров 225 150 150 600
Количество свароч- ных трансформаторов, шт. 18 1 1 6
Мощность трансфор- матора, кет 75 150 150 100
Расход воды, л/сутки 4500 250—500 600 2400
Расход воздуха, м?/час Габаритные размеры, мм: 420 120 115
длина 2650 32 000 32 300 38 600
ширина 7600 7 460 9 000 15 000
высота 1620 2 820 3 080 2 000
Вес, кг 7350 4 300 16 120 24 000
270
271
В некоторых случаях сварные сетки изготавливают в вышеопи-
санных кондукторах, при этом места пересечения стержней взамен
вязки соединяют ручной дуговой сваркой или сваркой в среде
углекислого газа.
Объемные арматурные секции собирают на специальных стен-
дах из заранее изготовленных плоских арматурных сеток и арма-
турных каркасов ребер.
Номенклатура работ и последовательность их выполнения при
изготовлении объемных секций зависит от типа секции. Арматур-
ные секции могут быть следующих типов: плоские, ребристые
с каркасами, имеющими хомуты открытого контура, ребристые
с каркасами, имеющими хомуты закрытого контура, и рамные.
Принципиальные схемы выполнения работ по сборке объем-
ных арматурных секций приведены на рис. ПО и 111.
§ 55. ИЗГОТОВЛЕНИЕ АРМАТУРНЫХ КАРКАСОВ
Для армирования ребер набора железобетонных секций исполь-
зуют арматурные сварные или вязаные каркасы.
Сварные арматурные каркасы изготавливают из заранее заго-
товленных плоских сварных сеток.
Арматурные каркасы с хомутами открытого контура собирают
в специальных кондукторах из двух Г-образных элементов, полу-
ченных в результате гибки сварных сеток на гибочном станке
типа СМ-516А. Основные технические характеристики станка
СМ-516А следующие:
Максимальная длина изгибаемой сетки, мм ............ 3500
Максимальная ширина отгиба сетки, мм:
длиной 3500 мм ................................... 500
» 2000 »..................................... 700
Максимально допустимые параметры изгибаемой сетки:
количество стержней, шт............................ 34
диаметр стержней, мм............................... 12
Максимальный угол отгиба, град.:
при ширине отгиба 470 мм..................... 105
» » » 500 »........................... 90
» » » 700 » ....................... 70
Время гибки при максимальных размерах арматурных сеток,
сек................................................. 67
Габаритные размеры, мм: .
длина . '.........................................1700
ширина............................................3610
высота........................................... 2048
Вес, кг ............................................ 4860
Арматурные каркасы с хомутами закрытого контура собирают
из двух плоских сеток, ширина которых равна высоте каркаса,
и отдельных коротких стержней, соединяющих сетки в объемных
каркасах. Приварку коротких стержней производят ручной ду-
говой электросваркой или на контактно-сварочной машине типа
МТП-75 (рис. 112).
272
В некоторых случаях каркасы изготовляют с помощью вязки.
Вязку применяют в основном для изготовления каркасов, которые
трудно собирать из плоских сеток (каркасы, в которых связывае-
мые стержни пересекаются в трех взаимно перпендикулярных на-
правлениях).
Рис. 112, Схема сварки каркаса закрытого контура на машине МТП-75: а —
готовый каркас закрытого контура; б—приварка первого короткого стержня
к плоскому каркасу; в — приварка второго плоского каркаса; г — приварка
коротких стержней, замыкающих каркас.
/ и 8 — короткие стержни; 2 и 4 — плоские каркасы.
При вязке каркасов применяют различные приспособления и
оснастку (кондукторы, инвентарные козлы, верстаки и т. п.),
позволяющие повысить производительность труда арматурщиков.
§ 56. ИЗГОТОВЛЕНИЕ И УСТАНОВКА ЗАКЛАДНЫХ ДЕТАЛЕЙ
Для изготовления закладных деталей применяют листовую и
профильную судостроительную сталь, которую используют при
постройке стальных корпусов. Анкеры закладных деталей выпол-
няют из арматурной стали гладкого и периодического профиля.
18 Н. М. Егоров и др. 273
Такую сталь применяют для армирования обычного (ненапряжен-
ного) бетона.
Закладные детали на верфях изготавливаются слесарно-мон-
тажными участками механических цехов, на которых установлено
оборудование для обработки листовой стали (пресс-ножницы, ма-
лые гибочные вальцы и др.). Технология изготовления закладных
деталей зависит от их конструкции.
Для сборки и сварки закладных деталей, состоящих из не-
скольких частей, широко применяют различного рода кондукторы,
что позволяет значительно повысить производительность труда
и обеспечить необходимую точность размеров.
Установку большей части закладных деталей производят в про-
цессе сборки объемных арматурных секций. Закладные детали
приваривают к арматурным сеткам или каркасам ребер.
Часть закладных деталей устанавливают на степеле при изго-
товлении монолитных частей и межсекционных соединений.
§ 57. ТРАНСПОРТИРОВКА И ХРАНЕНИЕ
АРМАТУРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
Изготовленные арматурные конструкции (плоские сетки, объем"
ные арматурные секции) транспортируют на формовочный участок
корпусного цеха или непосредственно на стапель. Арматурные
конструкции транспортируют различными способами: кранами,
на автомобилях, автокарами и т. п.
Однако при любом способе транспортировки должны быть со-
блюдены условия, обеспечивающие полную сохранность арматуры
и исключающие возможность искривления арматурных стержней
и конструкций в целом. С этой целью при транспортировке арма-
турных конструкций используют траверсы, специальные контей-
неры, подкладные брусья и поддоны (рис. 113).
При хранении на складе готовые арматурные конструкции ук-
ладывают в горизонтальные штабели. Высота штабелей для круп-
ногабаритных конструкций не превышает 3 м, для мелких —
1,6 м. Между рядами конструкций в штабеле укладывают дере-
вянные прокладки толщиной не менее 25 мм. Нижний ряд прокла-
док размещают на горизонтальном основании, прокладки всех
вышележащих рядов располагают одну над другой.
§ 58. ОБРАБОТКА ВЫСОКОПРОЧНОЙ АРМАТУРЫ
ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫХ
КОНСТРУКЦИЙ
Процесс обработки высокопрочной арматуры включает сле-
дующие основные технологические операции: чистку, правку и
резку арматуры, обработку концов арматурных стержней, изго:
товление арматурных пучков.
274
Рис. 113. Транс-
портирование
арматурных
конструкций:
а — траверсой
в вертикальном
положении; б —
застроплива-
нием за ребро;
в — с помощью
подкладных
брусьев.
Рис. 114. Схема горячей высадки головки с помощью электростыкового
аппарата.
/ — арматурный стержень; 2 — неподвижный зажим; 3 — анкерная шайба;
4 — высаженная головка; 5 — подвижный зажим; 6 — медный упор.
18*
275
При использовании в качестве предварительно напряженной
арматуры горячекатаных стержней чистку, правку и резку вы-
полняют так же, как при обработке ненапряженной арматуры и
на том же оборудовании.
Высокопрочная проволока, отличающаяся высоким пределом
упругости, труднее поддается выпрямлению, чем обычная арматур-
ная сталь. Поэтому высокопрочную проволоку выпрямляют путем
многократного изгибания ее на специальных станках роликового
или ротационного типа.
Если на верфи отсутствуют специальные станки для правки
высокопрочной проволоки, ее можно править на станках типа
Рис. 115. Схема установки для изготовления пучков с протяжными анкерами.
/ — бухтодержатель; 2 — правильное устройство ротационного типа; 3 — приспособле-
ние для резки; 4 — станина; 5 — устройство для опрессовки анкеров; 6 — тяговое устрой-
ство с лебедкой.
С-338, ’ИО-35В и С-579, применяемых для правки обычной
арматурной стали. Естественно, качество правки при этом ухуд-.
шается.
Для резки высокопрочной проволоки используют различного
типа ножницы, а также термопилы. Режущие грани таких нож-
ниц должны быть достаточно стойкими, поэтому их изготавливают
из термически обработанной легированной стали.
Концы арматурных стержней обрабатывают в том случае, когда
используют анкеры в виде высаженных головок, а также при анке-
ровке стержневой арматуры с помощью резьбы.
Высадку головок производят горячим способом с помощью сты-
ковых электросварочных аппаратов АСИФ-25 — для проволоки
диаметром не более 5 мм, АСИФ-50 и АСИФ-75 — для стержней
диаметром 8—20 мм. Схема горячей высадки головки с помощью
электростыкового аппарата приведена на рис. 114.
Резьбу на концах арматурных стержней нарезают на специаль-
ных станках. При небольшом объеме производства резьбу можно
нарезать на обычных токарных станках.
Изготовление арматурных пучков при постройке единичных
судов производят вручную. Проволоку правят и режут на куски
необходимой длины, затем на специальных козлах или стеллажах,
собирают в пучки.
276
При серийной постройке судов из предварительно напряжен-
ного железобетона пучки следует изготавливать механизированным
способом на специальных установках.
Схема установки для изготовления пучков с протяжными ан-
керами показана на рис. 115.
Изготовленные пучки транспортируют и хранят свернутыми
в бухты, причем диаметр бухт должен быть не менее 2 м, чтобы
в проволоках пучка не возникли остаточные деформации изгиба.
§ 59. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА АРМАТУРНЫХ РАБОТ
Проверку качества и приемку готовой арматуры производит
отдел технического контроля верфи. Качество проверяют внеш-
ним осмотром и обмером изделий на соответствие их рабочим чер-
тежам, а также путем испытания сварных стыков на прочность.
Установлены следующие допуски на изготовление арматурных
конструкций для железобетонных судов:
1) уменьшение сечения стержней при правке— 5%;
2) отклонение длины стержней, имеющих длину до 1,5 м, —
±10 мм, более 1,5 мм — ±25 мм\
3) отклонение расположения мест отгибов по длине изогнутых
стержней: при общей длине стержня до 4 м— ±10 мм, более
4 м — ±20 мм;
4) отклонение величины отгиба стержня — ±0,5 диаметра
стержня;
5) отклонение угла отгиба стержня — ±5°;
6) отклонение оси стержня от прямой линии — ==^0,5% длины
изогнутого участка;
7) отклонение размеров хомутов по высоте и ширине — ±3 мм;
8) отклонение габаритных размеров арматурных сеток:
а) для монолитных конструкций подлине— ± 10 мм, ширине —
±5 мм;
б) для элементов сборных железобетонных конструкций, имею-
щих с двух противоположных сторон арматурные выпуски: при
стыковании арматурных выпусков внахлестку без сварки —
±25 мм на сторону;
в) для элементов, имеющих с двух противоположных сторон
торцевые планки, — ±10 мм;
9) отклонение стержней в сетках- и каркасах от прямой ли-
нии — 5 мм;
10) отклонение размеров отдельных ячеек сеток — ±5 мм;
11) отклонения габаритных размеров арматурных каркасов, мм\
по длине + 25;
по ширийе — 3;
по высоте — 3;
12) отклонение в расстоянии между хомутами каркасов —
± 10 мм;
277
13) отклонение в расстоянии между продольными стержнями
каркасов — ±5 мм;
14) отклонение плоскости установки хомутов от плоскости,
перпендикулярной рабочим стержням каркасов, — 5°;
15) отклонение в расстоянии между сетками в арматурных сек-
циях по высоте— ±3 мм;
16) отклонение в координатах установки закладных деталей —
5 мм.
Готовые арматурные стержни принимают путем осмотра и об-
мера отобранных от каждой партии однотипных изделий-образ-
цов в количестве 2%, но не менее 5 шт.
Если отобранные изделия не соответствуют чертежам, делают
вторичную проверку на удвоенном количестве образцов. Если
хотя бы один из вторично отобранных образцов стержней не
соответствует чертежам, приемку стержней производят по-
штучно.
Готовые арматурные сетки и каркасы проверяют поштучно на
месте их изготовления.
Качество стыковой сварки определяют, изготовляя и испыты-
вая два контрольных образца на каждую партию стержней: один —
на разрыв, второй — на изгиб.
После проверки качества арматурных элементов и конструк-
ций составляют акт об их приемке, и они могут быть использо-
ваны в дальнейшем технологическом процессе постройки судна.
Глава XVI
Изготовление железобетонных секций
§ 60. МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЕКЦИЙ
При изготовлении железобетонных секций на верфях приме-
няют два основных метода: агрегатно-поточный и стендовый.
При агрегатно-поточном методе секции изготавливают на спе-
циализированных позициях поточной технологической линии.
Подготовленную форму-матрицу с уложенным в нее арматурным
каркасом устанавливают на позицию формовки, где производят
укладку и уплотнение бетонной смеси. Отформованную секцию
транспортируют краном на следующую позицию — в пропароч-
ную камеру. После тепловой обработки секцию вынимают из ка-
меры, освобождают от формы-матрицы и транспортируют на по-
зицию контроля качества, а затем — на склад.
При стендовом методе все работы по изготовлению секций вы-
полняют на одном месте — стенде.
278
F
Стенды представляют собой производственные участки, на ко-
торых установлены закрепленные на фундаменте металлические
или железобетонные формы-матрицы. На каждом стенде пооче-
редно очищают и смазывают формы-матрицы, устанавливают арма-
турные каркасы, укладывают и уплотняют бетонную смесь.
Отформованные секции на всех стендах одновременно или по-
следовательно по мере готовности подвергают тепловой обработке.
Здесь же выполняют заключительные операции — распалубку и
контроль качества готовых секций.
Сравнение технико-экономических показателей изготовления
секций на верфях различными методами показывает:
при изготовлении секций весом 3—5 т и суточной потребности
в них на верфи более 6 шт. оптимальным является агрегатно-по-
точный метод;
при суточной потребности верфи не более шести крупногаба-
ритных секций весом 8—10 т оптимальным является стендовый
метод.
§ 61. ФОРМЫ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЕКЦИЙ И ПОДГОТОВКА
ИХ К БЕТОНИРОВАНИЮ
Наиболее важная технологическая оснастка при изготовлении
секций — формы, т. е. инвентарная опалубка. Тип форм зави-
сит от конструкции и положения секций во время бетонирования.
В железобетонном судостроении нашли применение два типа форм:
форма-поддон и форма-матрица.
Поддоны применяют для изготовления плоских безребристых
секций, а также ребристых секций, бетонируемых ребрами вверх.
Поддоны бывают деревянные, деревометаллические и металличе-
ские. Деревянные и деревометаллические поддоны вследствие пе-
риодического увлажнения бетоном и распаривания паром не дол-
говечны. Наибольшее распространение получили металлические
поддоны, представляющие собой жесткие ребристые щиты с ров-
ной наружной поверхностью.
Формы-матрицы . предназначены для формования ребристых
секций ребрами вниз. Такой способ изготовления секций как наи-
более производительный является основным. Формы-матрицы для
судовых секций изготавливают металлическими, хотя они могут
быть также железобетонными.
Форма-матрица (рис. 116) состоит из рамы каркаса, к которой
прикреплены корытообразные вкладыши, обращенные днищем
вверх, и бортовая опалубка.
Для облегчения распалубки готовых секций, а также с целью
отказа от специальных выталкивателей для отрыва секций от на-
стила форм на верфях в последнее время применяют формы-ма-
трицы с вкладными ребрами — самостоятельными элементами,
которые не связаны жестко с частями, образующими настил
формы (рис. 117).
279
Поддоны и матрицы имеют ограничительную (контурную)
опалубку, которую устанавливают по периметру секции. В желе-
зобетонном судостроении применяют деревянную и металличе-
скую контурную опалубку (рис. 118).
Подготовка форм-матриц к бетонированию включает следую-
щие операции: очистку рабочих поверхностей от бетона, сборку
формы, смазку рабочих поверхностей, установку арматурного
каркаса и контурной опалубки.
Рис. 116. Металлическая форма-матрица.
Рабочие поверхности форм-матриц очищают от налипшего на
них бетона сразу после распалубки секций ручным (с помощью
скребков, металлических щеток) или механизированным способом
(сжатым воздухом).
Для уменьшения сцепления бетона секции с поверхностью
формы-матрицы ее обязательно смазывают. В качестве смазки
применяют следующие составы:
1) универсальная смазка для металлических, деревянных и
железобетонных форм состава по весу 1 : 0,5 : 1 (соляровое масло,
солидол, зола), или 1 : 0,5 : 1,45 (соляровое масло, солидол,
известь-пушонка). Расход смазки 0,1—0,16 л на 1 м2 поверх-
ности формы;
2) петролатумно-керосиновая смазка для деревянных и ме-
таллических форм состава по весу 1 : 2 или 1 : 3 (петролатум,
керосин). Расход смазки 100—200 г на 1 л2 поверхности формы;
280
281
3) цементно-масляная смазка для металлических, деревянных
и железобетонных форм состава по весу 1 : 1,4 : 0,4 (масло, це-
мент, вода). Расход смазки 200—400 г на 1 л2 поверхности формы.
Чтобы поверхность секций была высококачественной, смазку
наносят кистями или распылителями тонким слоем — толщиной
не более 0,2—0,3 мм.
§ 62. РАСЧЕТ СОСТАВА БЕТОНА
Состав бетона рассчитывают для того, чтобы установить такой
расход материалов на 1 м3 бетона, при котором можно наиболее
экономично и надежно получить заданные свойства бетона, а также
необходимую подвижность (удобоукладываемость) бетонной смеси.
Рис. 119. График зависимости подвижности (осадки ко-
нуса) бетонной смеси от расхода воды: а, б, в, г — раз-
личные составы бетонной смеси.
К моменту расчета состава бетонной смеси должны быть испы-
таны по установленной методике все составляющие: цемент, вода,
песок и щебень (гравий).
Расчет состава тяжелого бетона обычно производят методом
«абсолютных объемов» в такой последовательности.
Определяют водоцементное отношение в зависимости от проч-
ности бетона, активности цемента и рода заполнителей по сле-
дующей формуле:
^?28 = 0,5 ,
где Р28 — прочность бетона при сжатии в 28-дневном возрасте;
Яц — активность цемента;
Ц
-в----отношение количества цемента к количеству воды;
282
г
k — коэффициент, учитывающий вид заполнителя. При ис-
пользовании чистого и крупного песка и применении
щебня в качестве крупного заполнителя k = 0,55; при
использовании гравия k ~ 0,50.
Вычисляют расход воды в Зависимости от необходимой под-
вижности или удобоукладываемости бетонной смеси, используя
графики зависимости подвижности бетонной смеси от расхода
воды, например, графики проф. С. А. Миронова (рис. 119).
Определяют расход цемента исходя из выбранного водоцемент-
ного отношения и водопотребности бетонной смеси (В) по следую-
щей формуле:
где Ц, В — расход цемента и воды на 1 лс3 бетона, кг.
Расход цемента на 1 м3 бетона должен быть не менее мини-
мально допускаемого «Правилами постройки железобетонных
судов» Речного Регистра РСФСР. Если расход цемента на 1 м3
бетона окажется ниже допускаемого, то его необходимо довести
до нормы.
Определяют расход заполнителей исходя из расхода воды и
цемента по следующей формуле:
Уп+Рщ= 1000 —(Уц+VB),
где Vn, Ущ, Иц, VB — абсолютные объемы составляющих бетона, л.
Абсолютные объемы песка и щебня (гравия) определяют по
формулам
^п = г(Рп + Ущ);
Vul = (l-r)(Vn + Vul),.. . -
где г — относительное содержание песка в смеси, равное 0,3—0,44.
Для выбора величины г делают несколько пробных смесей
песка и щебня (гравия) в разных соотношениях. Из полученных
значений выбирают такое, при котором в смеси песка и щебня
(гравия) объем пустот окажется наименьшим.
Абсолютные объемы заполнителей пересчитывают на весовое
количество
П = Епуп;
Щ = Рщущ,
где П, Щ — расход песка и щебня на 1 м3 бетона, кг\
Уп, — абсолютный объем песка и щебня, л;
Тп, Тщ — удельный вес песка и щебня, кг!л.
После предварительного расчета состава бетона делают проб-
ный замес бетонной смеси объемом 10 л и определяют ее подвиж-
ность и удобоукладываемость. Если бетонная смесь получилась
менее подвижной, чем требуется, то в расчет вносят поправки:
283
увеличивают количество цемента и воды, не меняя водоцементного
отношения. Если подвижность будет больше необходимой, то
добавляют небольшими порциями песок и щебень (гравий). Таким
путем добиваются заданной подвижности (удобоукладываемости).
Зная расход материалов на 1 м3 бетона, подсчитывают номи-
нальный состав бетона, т. е. состав без учета влажности песка
и щебня (гравия).
Номинальный состав бетона по весу будет
Ц . П . Щ . . п Щ
Ц-Ц Ц-Х Ц-Ц’
а по объему
Уц . Уп . Ущ ' ь Уп . Ущ
Уц Уц • Уц Уц ’ Уц ’
Номинальный состав бетонной смеси пересчитывают на произ-
водственный, учитывая установленную влажность песка и щебня.
После определения состава бетона проверяют его свойства:
прочность, водонепроницаемость и морозостойкость в соответствии
с действующими ГОСТ, нормалями и т. п.
Если бетон подобного состава удовлетворяет требованиям
действующих нормативных документов, то его можно использо-
вать при постройке судов. В противном случае состав бетона
необходимо рассчитать вновь.
Пример. Подобрать состав судостроительного бетона марки 400, водонепро-
ницаемость при давлении 2,5 кПсм* и морозостойкость -которого 200 циклов.
По условиям производства работ подвижность бетонной смеси должна быть
2—4 см по стандартному конусу. Максимальный размер крупного заполнителя
20 мм.
Материалы для подбора состава бетона следующие.
Цемент сульфатостойкий портландский марки 500 (испытания по ГОСТ
310—60): нормальная густота —23%, начало схватывания — 2 часа 35 мин.,
конец схватывания — 4 часа 35 мин. Объемный вес — 1300 кг/м3, удельный вес —
3100 кг!м3.
Песок кварцевый: модуль крупности — 2,17, средняя крупность зерен —
0,36 мм, объемный вес в стандартном состоянии — 1573 кг!м3, удельный вес —
2620 кг/м3, пустотность — 39,8%, примеси глинистые и пылевидные — 0,5%.
Щебень гранитный: прочность при сжатии — 1400 кПсм3, крупность 5—
20 мм, разделен на 3 фракции — 5—10 мм, 10—15 мм и 15—20 мм', объемный вес
в стандартном состоянии — 1415 кг/м3, удельный вес — 2600 кг1м3, глинистые
и пылевидные примеси — 0,45%.
Вода питьевая.
Подбор состава бетона производим методом абсолютных объемов.
По формуле
Я28=*Яц(-^--0,5)
определяем водоцементное отношение
В _ 0,55-500 _пс.
Ц 400 + 0,275-500 ’
Согласно кривой а графика (см. рис. 119) принимаем расход воды для бетона
с осадкой конуса 3 см равным 183 л,
284
Расход цемента определяем по формуле
ц = "вдГ = адГ = 359 к
Так как полученный расход цемента ниже минимально допустимого «Прави-
лами постройки железобетонных судов» Речного Регистра РСФСР, увеличиваем
его до 500 кг.
Расход заполнителей определяем по формуле
Рп + Ущ = 1000— (Рц + Ув) = 1000 - = 656 л.
\ 0,1 1,U /
Находим абсолютные объемы песка и щебня, принимая относительное содер-
жание песка в смеси равным г = 0,37,
Уп = г (Рп + Уц) = 0,37-656 = 242 л;
Ущ = (1—0 (Рп + Ущ) = 0,63-656 = 414 л.
Абсолютные объемы заполнителей пересчитываем на весовое количество
П = УпТп = 242- 2,62 = 635 кг;
Щ = УщТщ= 414-2,60 = 1080 кг.
Соотношение фракций щебня принимаем в следующем количестве, кг:
5—10 мм — 180
10—15 мм — 300
10—20 мм — 600,
Производим экспериментальную проверку правильности расчета бетонной
смеси на пробном замесе объемом 10 л, для приготовления которого берем:
цемента — 5 кг
воды — 1,8 л
песка — 6,3 кг
щебня — 10,7 кг.
Перемешиваем составляющие пробного замеса и определяем подвижность
бетонной смеси. Убедившись по осадке стандартного конуса, что подвижность
смеси удовлетворяет заданным требованиям, из приготовленного пробного замеса
изготовляем контрольные образцы:
9 кубов размерами 10 X 10 X 10 см для проверки прочности бетона в воз-
расте 3, 7 и 28 суток;
6 усеченных конусов высотой 5 см для испытания бетона на водонепроницае-
мость в возрасте 28 суток;
24 куба размером 10 X 10 X 10 см для испытания морозостойкости бетона.
Допустим, результаты контрольных испытаний подтвердили, что бетон
подобранного состава удовлетворяет заданным требованиям и требованиям дей-
ствующих нормативных документов. Тогда производим расчет расхода материалов
на 1 м3 бетона.
Расход материалов по весу на 1 м3 бетона номинального состава следующий,
кг: цемента — 500; воды — 183; песка — 635; щебня по фракциям: 5—10 жж—180;
10—15 мм — 300; 15—20 мм — 600.
Производим расчет расхода материалов по весу на 1 м3 бетона производствен-
ного состава, если известно, что влажность песка 4%, щебня 2%.
При влажности песка 4% свободной влаги в нем содержится
635- 0,04 = 25,4 кг,
285
а в щебне (влажность 2%)
1080-0,02 = 21,6 кг.
Следовательно, количество воды в номинальном составе необходимо умень-
шить на величину 25,4-|-21,6= 47 кг, т. е. расход воды составит
183—47 = 136 кг.
Количество песка соответственно необходимо увеличить на 25,4 кг, т. е. расход
песка будет: 635 -|- 25,4 = 660,4 = 660 кг.
Количество щебня также увеличится
1080 + 21,6 = 1101,6 = 1102 кг.
В производственном составе расход материалов на 1 ж3 бетона следующий,
кг: цемента — 500; воды — 136; песка — 660; щебня по фракциям: 5—10 мм —
184; 10—15 мм — 306; 15—20 мм — 612.
Расчет состава керамзитобетона отличается от расчета состава
тяжелого бетона, так как керамзитобетон имеет свои особенности.
Рис. 120. График для подбора состава керам-
зитобетона.
Ниже излагается метод под-
бора состава плотного кон-
струкционного керамзито-
бетона с использованием
универсального графика,
разработанного Ленин-
градским институтом вод-
ного транспорта.
Предварительно по лю-
бому из существующих ме-
тодов расчета тяжелого бе-
тона (например, по методу
абсолютных объемов) рас-
считывают состав керамзи-
тобетона для пробных за-
месов.
По расчетным составам
изготавливают керамзито-
бетонные кубы, а также ку-
бы из цементно-песчаного
раствора того же состава
и при том же водоцемент-
ном отношении, что и в керамзитобетоне. Образцы хранят в нор-
мально влажных условиях и испытывают на прочность в 28-днев-
ном возрасте. По результатам испытания образцов строят уни-
версальный график (рис. 120).
Пользуясь универсальным графиком, определяют состав керам-
зитобетона требуемой марки. Для этого из точки на оси ординат,
соответствующей заданной марке керамзитобетона, проводят гори-
зонталь до пересечения с кривой R = f (Rpa„) ПРИ соответствую-
щем расходе керамзитового гравия, например V2. Из точки пере-
сечения проводят вертикаль до пересечения с кривой /?расг =
286
= / (В/Ц). Из этой точки проводят горизонталь до пересечения
со шкалой водоцементных отношений и со шкалой составов равно-
прочных растворов.
На шкалах Ц, В/Ц, Ц/П устанавливают расход цемента, водо-
цементное отношение и состав равнопрочного раствора. Затем по
методу абсолютных объемов находят расход заполнителей, полу-
чают номинальный состав керамзитобетона и пересчитывают его
на производственный состав, учитывая влажность песка.
Пример. Подобрать состав судостроительного керамзитобетона марки
300 объемным весом в отформованном состоянии 1900 «г/л3, водонепроницаемость
прн давлении 2,5 кг!см2 и морозостойкость которого 200 циклов. Осадка конуса
1—2 см.
Материалы для подбора состава керамзитобетона следующие.
Цемент, песок и вода, аналогичны описанным в примере подбора тяжелого
бетона на стр. 284.
Керамзитовый гравий:
а) объемный насыпной вес для фракций, кг/м"'.
5—10 мм — 768,
10—20 мм — 670;
б) объемный вес в куске для фракций, кг/м3'.
5—10 мм — 1490;
10—20 мм — 1250;
средний при соотношении фракций 1:1 — 1370;
в) прочность на сжатие в цилиндре диаметром 120 мм для фракций, кГ!см2\
5—Юлл — 68,
10—20 мм — 60.
Производим по методу абсолютных объемов расчет состава керамзитобетона
для пробных замесов.
Расход цемента принимаем в пределах, рекомендуемых Правилами Речного
Регистра для тяжелого бетона, а именно: 450, 500 и 550 кг)м3.
Для каждого расхода цемента объемный (насыпью) расход керамзитового гра-
вия пусть составляет 650, 700, 750 л/л3 при соотношении фракций 1:1.
Водоцементное отношение принимаем равным: 0,43; 0,40 и 0,37.
Содержание воды для каждого состава вычисляем по формуле
в = цв/ц. .
В нашем примере расход воды для различных составов колеблется в пределах
193—204 л.
Расход песка для пробных замесов определяем по формуле
П = Тп61000 ——--------— — bV
r \ Yu Yk /
В данном примере расход песка для различных составов равен 825—595 кг.
При трехкратном изменении расхода керамзитового гравия относительно
каждой из трех фиксированных величин расхода цемента подучаем 9 различных
составов керамзитобетона.
Производим приготовление пробных замесов объемом 10 л для каждого из
составов керамзитобетона и соответствующего цементно-песчаного раствора,
т. е. 9 замесов керамзитобетона и 9 замесов цементно-песчаного раствора.
287
Для каждого замеса вычисляем объемный вес керамзитобетона в отформован-
ном состоянии, а затем изготавливаем по 6 кубов размером 10X10X10 см.
Испытание образцов на сжатие производим в возрасте 7 и 28 суток нормально
влажностного хранения. Перед испытанием обмеряем образцы и определяем их
объемный вес.
Рассчитанные составы и результаты испытаний образцов заносятся в таб-
лицу, на основании которой строится график.
При построении графика по оси абсцисс откладываем прочность цементно-
песчаного раствора, а также соответствующий расход цемента; по оси ординат
вверх — прочность керамзитобетона, вниз — водоцементное отношение. С правой
стороны графика по оси ординат откладываем составы равнопрочного раствора.
Пусть построенный график совпадает с графиком на рис. 120. Для определения
состава керамзитобетона из точки на оси ординат, соответствующей марке керамзи-
тобетона 300, проводим горизонталь до пересечения с кривой R f (Яраст),
соответствующей расходу керамзитового гравия насыпью 700 л на 1 м3 бетона.
Из точки пересечения проводим вертикаль до пересечения с кривой РраСт = >
= f (в/Ц).
Из точки пересечения проводим горизонталь до пересечения с осью ординат.
' На соответствующих шкалах находим: расход цемента Ц = 500 кг; В/Ц =
= 0,4 и отношение П/Ц = 1,37.
Определяем расход воды
В = Ц ^- = 500-0,4 = 200 л
Вычисляем расход песка
П = Ц -ц- = 500-1,37 = 685 кг.
Расход керамзитового гравия составит
К = YK(1000-A-i-в) = 1,37(1000----------------200 ) =
\ Тц Тп / \ 3,1 )
= 515 кг.
Таким образом, номинальный состав керамзитобетона следующий, кг; це-
мент — 500; вода — 200; песок — 685; керамзитовый гравий по фракциям 5—
10 мм — 258; 10—20 мм — 258.
Определим расход материалов на 1 лР бетона производственного состава,
если известно, что влажность песка 4%.
Количество воды в песке составляет
685-0,04 = 27,4 кг.
Следовательно, количество воды в номинальном составе необходимо умень-
шить на 27,4 кг, а количество песка соответственно увеличить.
Расход воды составит
200—27,4 = 172,6 - 173 л,
а песка
685 4- 27,4 = 712,4 ~ 712 кг.
В производственном составе керамзитобетона расход материалов на 1 м3
бетона следующий, кг: цемента — 500; воды — 173; песка — 712; керамзитового
гравия по фракциям 5—10 мм — 258; 10—20 мм — 258.
288
§ 63. ОБРАБОТКА ЗАПОЛНИТЕЛЕЙ БЕТОНА
Заполнители бетона, поступающие на верфь, подвергаются
предварительной обработке: дроблению, сортировке и промывке.
Дробление — измельчение больших кусков горной породы —
применяют для приготовления щебня требуемых фракций. При
постройке железобетонных судов применяют щебень (гравий) трех
фракций: мелкой (5—10 мм), средней (10—15 мм) и крупной
(15—20 мм). На верфях дробление щебня производят с помощью
щековых и реже валковых камнедробилок.
Основные характеристики щековых камнедробилок, пригодных
для использования на верфях, следующие:
С-165 С-182В
Размер загрузочного отверстия (шири-
наХдлина), мм ................... 16 Х250 250X400
Максимальный размер кусков камня, мм 130 210
Производительность, м3!час.......... 1—4 6—12
Пределы регулирования выходной щели,
мм ................................. 15—40 20—80
Мощность привода, кет .................... 10 22
Для разделения крупного заполнителя на фракции, а также
отделения зерен недопустимых размеров щебень (гравий) сорти-
руют. На верфях крупный заполнитель сортируют на цилиндри-
ческих грохотах, представляющих собой наклонный вращающийся
барабан с отверстиями различных диаметров. Отверстия меньшего
диаметра расположены в верхней части барабана, отверстия боль-
шего диаметра — в нижней части.
Для удаления из заполнителей бетона вредных примесей:
глины, мелких пылевидных частиц и т. п. — заполнители промы-
вают. Промывку щебня (гравия) обычно совмещают с сортировкой
в цилиндрических грохотах. Для этого внутри барабана цилин-
дрического грохота устанавливают трубу с отверстиями в стенках
по всей ее длине. В трубу под давлением подается вода, которая,
выходя из отверстий в трубе наружу, промывает перемещающийся
щебень (гравий) и удаляет различные примеси. Такие установки
получили название гравиемоек-сортировок. На верфях исполь-
зуют гравиемойки-сортировки типа С-21.3, основные характери-
стики которых следующие:
Диаметр, мм\
барабана ..........................................600
наиболее крупных отверстий ........................ 50
наиболее мелких отверстий .......................... 6
Мощность электродвигателя, кет........................... 2,7
Расход воды, м3/час...................................15—45
Производительность, м3/час ........................... 9—И
Промывку песка осуществляют на драговых цилиндрических
или шнековых пескомойках. На верфях для промывки песка ис-
пользуют драговые пескомойки типа С-216, основные характери-
стики которых следующие:
19 Н. M. Егоров и др.
289
Скорость движения цепи, м/мин........................• 10
Мощность электродвигателя, кет........................... 1,8
Расход воды, и?!час..................................60—100
Производительность, мР/час .............................. 20
Дробление, сортировку и промывку заполнителей производят
на специализированных участках подготовки инертных.
§ 64. ПРИГОТОВЛЕНИЕ БЕТОННОЙ СМЕСИ
Процесс приготовления бетонной смеси включает дозировку
материалов, входящих в состав бетона, их загрузку, перемешива-
ние и выдачу бетонной смеси.
Составляющие бетонной смеси — цемент и заполнители дози-
руются по весу, вода — по объему. Точность дозировки выдержи-
вают в пределах: для цемента и воды ±1%, для заполнителей
±2%. Допускается, как исключение, также объемная дозировка
заполнителей, когда используют специальные мерные ящики,
тачки и пр.
При весовой дозировке загружаемый в бетономешалку мате-
риал отвешивают на весах или с помощью специальных весовых
дозаторов. Последний способ, наиболее совершенный, применяют
на верфях как основной.
Весовые дозаторы располагают между расходными бункерами
составляющих бетона и бетономешалкой. Через них пропускают
загружаемые материалы, которые поступают определенными, за-
ранее заданными порциями непосредственно в бетономешалку.
Управление дозаторами может быть ручным, полуавтоматиче-
ским и автоматическим. На ряде верфей применяют дозаторы с руч-
ным управлением типа ВДЦ-425 (для цемента) и ВДИ-425 (для
заполнителей). Обычно на бетоносмесительном узле устанавливают
один дозатор ВДЦ-425 и два ВДИ-425 (для крупного и мелкого
заполнителя). Дозировку воды на таких бетоносмесительных узлах
производят с помощью специальных дозировочных бачков (напри-
мер, сифонного типа).
При реконструкции старых и строительстве новых бетоносме-
сительных узлов на верфях используют более совершенные авто-
матические весовые дозаторы, управляют которыми с центрального
пульта бетоносмесительного узла с помощью электропневматиче-
ской системы.
В зависимости от емкости бетономешалок, установленных на
бетоносмесительном узле, можно применять различные типы авто-
матических весовых дозаторов. Автоматические весовые дозаторы
к бетономешалкам емкостью 425 и 500 л состоят из двухфракцион-
ного дозатора АДИ-425 — для заполнителей, дозатора АДЦ-425 —
для цемента и АДВ-425 — для воды. В комплект дозаторов для
бетономешалок емкостью 1000 и 1200 л входят: двухфракционный
дозатор ДИ-1200 — для заполнителей, ДЦ-1200 — для цемента и
290
ДВ-1200 — для воды. В отдельных случаях в комплект дополни-
тельно включены дозаторы ДСБ-1200 для сульфитно-спиртовой
барды. •
• Одна из наиболее важных операций при приготовлении бе-
тона — перемешивание его составляющих до получения однород-
ной смеси постоянной консистенции. Для этого используют сме-
сители (бетономешалки и растворомешалки) периодического дей-
ствия. Конструкция таких смесителей может предусматривать
свободное падение материалов в смесительном барабане при их
перемешивании (гравитационные смесители) или принудительное
перемешивание.
Основные характеристики смесителей, применяемых на верфях,
приведены в табл. 46.
• Таблица 46
Технические характеристики смесителей
для приготовления бетона
Технические характеристики Смесители со свободным падением материалов Смесители с прину- дительным переме- шиванием
С-187 С-99 С-159 с-ззз С-336 С-337 С-335
корыто- образный барабан (винтовые лопасти) чаше- образный барабан
Емкость смеситель- ного барабана, л 100 250 250 425 425 325 500
Средняя произво- дительность, м3/час 2,3 5,9 5,9 8,0 8,5 6 7,5
Скорость вращения барабана, об/мин 16,0 16,0 18,2 18,2 18,2 31,2 31,3
Мощность, кет 1,1 5,0 3,8 2,8 8,0 ' 4,5 10,0
Чтобы обеспечить тщательное и быстрое перемешивание бетон-
ной смеси, материалы в бетономешалку следует подавать в опре-
деленной последовательности. При приготовлении тяжелого бетона
на обычном цементе во вращающийся барабан бетономешалки
прежде всего постепенно заливают воду. После того, как поступит
около 15% необходимой для замеса воды, начинают, не прекращая
ее заливки, равномерно подавать песок, цемент и крупный за-
полнитель.
При приготовлении бетона на быстротвердеющем цементе
в барабан бетономешалки загружают заполнители, цемент и пере-
мешивают их всухую, затем вводят воду и перемешивают смесь
еще 1—2 мин.
Когда в качестве крупного заполнителя используют керамзит,
в бетономешалку вначале загружают керамзит и песок и пере-
19* 291
мешивают их, добавляя 2/3 необходимого количества воды. После
кратковременного перемешивания в бетономешалку загружают
цемент, вливают оставшуюся воду и смесь перемешивают в тече-
ние 1—2 мин.
Качество приготовленной бетонной смеси в значительной сте-
пени зависит от тщательности перемешивания составляющих
Рис. 121. Схема механизированного бетонного завода.
t —раздаточное отделение; 2 —раздаточный бункер; 3 —смесительное отделение;
4—дозировочное отделение; 5 — рабочие бункеры; 6—надбункерное отделение;
7—винтовые конвейеры; 8 — элеватор; 9 н J0 — ленточные конвейеры.
бетона. Минимальная продолжительность перемешивания различ-
ных видов бетона в бетономешалках различной емкости приведена
в табл. 47.
На верфях бетономешалки обычно устанавливают в едином
комплексе с расходными бункерами, дозаторами, раздаточными
бункерами и другими устройствами — все вместе они образуют
бетонный завод. Дйя сокращения количества обслуживающего
персонала подачу составляющих бетона, их загрузку в бетоно-
мешалки, выгрузку бетона и другие операции на бетонном заводе
механизируют, а в последнее время автоматизируют.
Принципиальная схема механизированного бетонного завода
показана на рис. 121.
292
Таблица 47
Продолжительность перемешивания бетонной смеси
в бетономешалках гравитационного типа
Вид бетона Продолжительность перемешивания в 1 мин. при осадке конуса
до 6 СМ более 6 см
прн емкости барабаиа, л
250 500 250 500
Тяжелый 1,0—2,0 1,0—2,5 1,0—2,0 1,0—2,0
Легкий 2,0—4,5 3,0—6,0 1,5—4,5 2,5—5,5
Бетон на БТЦ 1,5-2,5 2,5-3,5 1,5—2,0 2,0—2,5
Примечание. Продолжительность перемешивания бетонной смеси в бе-
тономешалках принудительного перемешивания увеличивается на 60%.
§ 65. ТРАНСПОРТИРОВКА, УКЛАДКА, УПЛОТНЕНИЕ
БЕТОННОЙ СМЕСИ И ОТДЕЛКА ПОВЕРХНОСТИ СЕКЦИЙ
Основная масса приготовленной бетонной смеси поступает
в формовочный цех для изготовления секций и лишь небольшое
количество бетона подается на стапель для омоноличивания сты-
ков секций, а также для бетонирования отдельных монолитных
элементов судна.
При формовании секций вручную бетон подают на форму-
матрицу в бадьях, транспортируемых подъемными кранами, элек-
трокарами и т. п.
Разгрузку бетона из бадьи производят в нескольких точках
формы-матрицы, чтобы исключить трудоемкую ручную перекидку
бетонной смеси. Во избежание расслоения допускается только
однократная ручная перекидка бетонной смеси, а свободное сбра-
сывание — с высоты не более 1—1,5 м.
Для лучшего заполнения формы бетонной смесью и получения
плотной структуры бетона бетонную смесь в процессе укладки
уплотняют вибрированием. При ручном изготовлении секций для
этой цели используют поверхностные и глубинные вибраторы,
технические характеристики которых приведены в табл. 48.
Продолжительность вибрирования устанавливают с таким
расчетом, чтобы при данной подвижности бетонной смеси и тол-
щине бетонируемого слоя обеспечить достаточное уплотнение
бетона.
Ориентировочно продолжительность вибрирования на одной
позиции для бетонных смесей с осадкой конуса 2—4 см состав-
ляет 15—20 сек., а для смесей с осадкой конуса 8—12 см — 10—
192
293
294
2961
Рис. 122. Виброформовочный агрегат для формования железобетонных сек-
ций: а — вид спереди; б — вид сбоку.
I — рама; 2 — механизм подъема и опускания насадки; 3 — бункеры для бетонной
смеси; 4—механизм привода затворов-питателей; 5—механизм передвижения агре-
гата; 6 — виброиасадки; 7 — затворы-питатели; 5—механизм привода вибросистем
насадки; 9 — механизм регулирования выходной щели вибронасадкн.
295
15 сек. Внешние признаки, характеризующие достаточное уплот-
нение бетонной смеси, — прекращение ее оседания, появление
цементного молока на поверхности бетона и прекращение выде-
ления воздушных пузырьков.
После окончания уплотнения бетонной смеси поверхность
секций отделывают (заглаживают), чтобы она была ровной, не
имела наплывов бетона, выступающих зерен заполнителя и т. п.
Поверхность секций отделывают с помощью кельм и деревянных
гладилок. Эти работы можно механизировать, применив пневма-
тические шлифовальные машинки, при этом заменяют шлифоваль-
ный диск на затирочный деревянный диаметром 250 мм.
Более совершенной является технология механизированного
формования железобетонных секций с помощью виброформовоч-
ного агрегата, позволяющего механизировать основные трудоем-
кие процессы изготовления секций: укладку, уплотнение бетонной
смеси в формах, отделку поверхности отформованных секций.
Виброформовочный агрегат (рис. 122) представляет собой само-
ходный портальный бетоноукладчик, оборудованный вибронасад-
кой, которая распределяет и уплотняет бетон в форме, а также
заглаживающим устройством для отделки поверхности отформо-
ванных секций. Загрузку расходных бункеров виброформовоч-
ного агрегата бетонной смесью производят непосредственно из
раздаточного бункера бетонного завода с помощью системы лен-
точных транспортеров.
Основные характеристики виброформовочного агрегата для
формования секций шириной не более 3,4 м следующие:
Габариты изготовляемых секций, мм‘.
длина ......................................Неограниченная
ширина . ................................... 1800—3400
высота от поддона формы....................... 300
ПроизводительностБ-прн длине секций 6000 мм,
шт/час......................................... 6
Скорость передвижения агрегата, м!мин ... ' 1,28; 1,48;
1,14; 0,75
Расходные бункеры для бетонной смеси:
количество бункеров, шт..................... 5
расположение бункеров ......... Шахматное
общая емкость бункеров, м3 ..... . 3,6
Питатели:
тип ....................................... Ленточный
количество питателей, шт.............. 5
ширина ленты питателя, мм ..................... 750
скорость движения ленты, м!мин...... 4,5
Вибронасадка:
тип ..........................................Механический на-
правленного дей-
ствия
количество вибраторов, шт....................... 8
общин кинетический момент, кГм .... 88
амплитуда колебаний, мм................. 0,3—0,5
частота колебаний, кол!мин.................... 2930
296
Заглаживающее устройство:
скорость возвратно-поступательного перемещения
элементов, двойные ходы в мин................... 60
ход заглаживающих элементов, мм...................... 80
Общая мощность электродвигателя, кет .................. 29,9
Габаритные размеры, мм;
длина.......................................... 4 700
ширина........................................... 7 360
высота .......................................... 2 962
колен............................................ 6 000
Вес, кг.............................................. 15 000
Агрегаты аналогичной конструкции применяют при изготовле-
нии секций шириной 4,4 м.
§ 66. УСКОРЕНИЕ ТВЕРДЕНИЯ БЕТОНА
Длительный период созревания бетона в естественных темпе-
ратурно-влажностных условиях, а также необходимость увеличе-
ния оборачиваемости форм-матриц вызывают необходимость уско-
рить твердение бетона.
В судостроении наиболее распространено ускорение твердения
бетона путем тепловлажностной обработки его паром (пропари-
вание), позволяющее в короткий срок получать секции с отпуск-
ной прочностью (70% марочной прочности бетона), при которой
их можно транспортировать и устанавливать на стапеле.
Процесс пропаривания железобетонных секций состоит из не-
скольких периодов:
1) предварительное выдерживание свежеотформованных сек-
ций при положительной температуре окружающей среды (15—
20° С) до начала схватывания бетона, т. е. 4—6 час.;
2) подъем температуры в камере до принятого наивысшего
значения (интенсивность не более 15° С в час);
з) изотермический прогрев изделий в камере при наивысшей
принятой температуре, обычно не более 80° С, влажности окру-
жающего воздуха не менее 90—100%;
4) остывание изделий в камере (интенсивность понижения
температуры не более 15—20° С в час).
Продолжительность.отдельных периодов пропаривания бетона
устанавливают экспериментально в лаборатории верфи, обяза-
тельно проверяя прочность, водонепроницаемость и морозостой-
кость пропаренного бетона.
В зависимости от метода изготовления секций пропаривание
производят в пропарочных камерах или под пропарочными кол-
паками. '
При изготовлении секций поточно-агрегатным методом бетон
пропаривают в пропарочных камерах ямного или туннельного
типа. Пар для обогрева камер подается по перфорированным
трубам с 3—4-миллиметровыми отверстиями, имеющими шаг 10—
12 см.
297
При стендовом изготовлении пропаривание секций производят
непосредственно на стенде под колпаком, одновременно подо-
гревая формы-матрицы снизу паром или другим теплоносителем.
Для получения бетона секций с требующимися свойствами
большое значение имеет точное соблюдение заданного режима
пропаривания. Для этого пропарочные камеры и стенды обору-
дуют устройствами автоматического регулирования температуры
при пропаривании бетона.
На ряде верфей успешно эксплуатируется автоматическая уста-
новка регулирования температуры пропарочных камер, разрабо-
танная в Горьковском институте инженеров водного транспорта х.
Эта установка позволяет регулировать температуру с точностью
±1—2° С.
При отсутствии систем автоматического регулирования кон-
троль температуры в камерах осуществляется с помощью термо-
метров или термопар, устанавливаемых в камерах иЛи под пропа-
рочными колпаками.
Рис. 123. Выталкиватели секций: а—изго-
тавливаемых ребрами вниз; б — плоских,
а также имеющих ребра только по кон-
туру.
способ обработки кромок секций,
§ 67. СЪЕМ СЕКЦИЙ С ФОРМ, ОБРАБОТКА ИХ МОНТАЖНЫХ
КРОМОК И ХРАНЕНИЕ СЕКЦИЙ
После окончания пропаривания производят распалубку и съем
секций с форм. Первоначально секции отрывают от формы с по-
мощью специальных гидравлических выталкивателей (рис. 123)
или с помощью кранов, если
форма-матрица имеет вклад-
ные ребра (см. рис. 117).
Оторванные от формы-мат-
рицы секции краном или на
тележке подаются на участок
обработки монтажных кро-
мок. Во избежание поломки
секции во время транспорти-
ровки краном применяют спе-
циальные траверсы различ-
ных типов (рис. 124).
Обработку монтажных кро-
мок секций на ряде верфей
производят путем насечки бе-
тона пневматическими зуби-
лами или секачами. Более
совершенный — химический
гнованный на искусственном
замедлении твердения поверхностного слоя бетона стыкуемых кро-
мок. Для замедления твердения бетона используют 20—50%-ный
раствор сульфитно-спиртовой барды (целлюлозного производства).
1 Установку разработал инж. Ю. А. Зубакин,
298
Перед бетонированием раствор сульфитно-спиртовой барды
наносят тонким слоем на контурную опалубку секций. При про-
паривании секций сульфитно-спиртовая барда замедляет тверде-
ние прилегающего к опалубке слоя бетона. После пропаривания
неокрепший слой бетона с кромок стыкуемых секций удаляют
металлическими щетками или струей воды под давлением 5—6 атм.
Готовые железобетонные секции хранят на специально обору-
дованных складах в вертикальном или горизонтальном положе-
ниях в условиях, исключающих возможность их деформирования
и повреждения.
Рис. 124. Траверсы для транспортировки секций: а — пружинная для плоских
секций; б — с уравнительным тросом.
Секции борта, переборок и другие вертикальные элементы
рекомендуется хранить в вертикальном положении в специальных
кассетах или пирамидах, позволяющих брать любую секцию
независимо от других.
Секции днища, палуб хранят в горизонтальном положении,
укладывая их штабелем одна на другую в несколько рядов (шесть-
семь). Ряды разделяют деревянными прокладками, располагая
их одна над другой. Толщина прокладок должна быть несколько
больше выступающих из секций рымов или арматурных выпусков.
Штабеля секций должны опираться на ровное и жесткое основа-
ние. Для удобства работы ширина проходов между штабелями
должна быть в пределах 0,7—1 м.
§ 68. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СЕКЦИЙ
Отдел технического контроля верфи производит приемку
каждой изготовленной секции. При приемке осуществляют кон-
троль внешнего вида, формы и размеров секции и определяют
прочность бетона.
299
При внешнем осмотре секций устанавливают, нет ли на секции
наплывов бетона, раковин, трещин, отколов и других видимых
дефектов, а также ослабленного слоя бетона на кромках секций.
Установленные нормативными документами отклонения раз-
меров секций не должны превышать следующих, мм:
По габаритам (по бетону) после насечки кромок . . 10
По толщине плиты ................................ 2; +1
По величине защитного слоя при его толщине:
5 мм............................................ ±1
10 мм .................................... ±2
По размерам ребер:
ширина......................................... ±2
высота ..................................... ±3
По расстоянию между ребрами...................... ±2
Искривление ребер по длине ........................ 3
(на 1 пог. м)
Неровность поверхности секций при замере метро-
вой линейкой . . ;............................... 2
Искривление арматурных выпусков .................... 15 .
Секции, принятые ОТК, маркируют несмываемой краской.
Марка секции содержит номера заказа и секции по чертежу,
дату изготовления.
На каждую секцию ОТК верфи составляет паспорт, в котором
указывается: наименование секции и ее марка; вес и габариты
секции; строительный номер объекта; состав бетона и результаты
его испытаний; режим тепловой обработки; дата изготовления;
замечания контролируемых организаций; приемка работ и секции
в целом.
Глава XVII
Стапельная постройка корпусов судов
§ 69. УСТРОЙСТВО СТАПЕЛЯ И ПОДГОТОВКА ЕГО
К ЗАКЛАДКЕ СУДНА
Сборку железобетонных судов на верфях производят на гори-
зонтальных стапелях закрытого или открытого типа. В связи
с большим весом и малой деформативностью железобетонных судов
стапели для их постройки устраивают на достаточно жестком и
однородном основании, иногда специально укрепленном сваями
или твердым покрытием.
Конструкция стапеля, его размеры, расположение опор и балок
зависят от особенностей строящегося судна, фактических нагру-
зок, технологии постройки и способа спуска его на воду.
300
При. постройке судов сборным методом вместо стапеля исполь-
зуют кильблоки (рис. 125) и опоры (клетки, железобетонные
тумбы и т. п.), установленные на жесткое основание. На опоры
укладывают продольные или поперечные балки одного направле-
ния, чтобы можно было производить осмотр секций после бето-
нирования.
При постройке судов сборно-монолитным методом (днище вы-
полняют монолитным способом) на опоры стапеля укладывают
Рис. 125. Типы кильблоков: а — с деревянными клиньями; б — песочный; в —
саморазборный; г — постоянный.
/ — днищевая плита; 2 — подушка; 3 — клин; 4 — металлическая часть кильблока;
5 — основание стапеля; 6 — бетонная часть кильблока; 7 — ящик с песком; 8 — брус;
9 — клиновой кильблок.
продольные брусья (прогоны) прямоугольного сечения высотой
18—24 см. На прогоны укладывают поперечные балки, идущие
над опорами и в пролете между ними с шагом 1,5—3 м. В местах
опирания на прогоны под поперечные балки устанавливают кли-
новые прокладки, обеспечивающие вертикальное смещение на
высоту 4—8 см. На поперечные балки укладывают деревянный
настил, сделанный или из отдельных досок толщиной 4—5 см,
или из заранее заготовленных щитов (рис. 126).
Для передвижения построенного судна к месту спуска с по-
мощью судовозных тележек в основании укладывают рельсовые
пути.
Перед закладкой железобетонного судна подготавливают ста-
пельные места: очищают их от посторонних предметов, мусора,
проверяют и устанавливают по чертежам оснастку опорного
устройства (клетки, кильблоки, балки и т. п.), монтируют дере-
301
вянный настил—опалубку (при изготовлении монолитного днища),
проверяют горизонтальность настила с помощью нивелира и шлан-
гового ватерпаса. Отклонение верхней плоскости от горизонталь-
ной контрольной плоскости не должно превышать 5 мм. Зазор
между смежными щитами или досками настила допускается не
более 2 мм.
После окончания указанных работ производят разметку ста-
пеля. Размеченный стапель принимается ОТК верфи.
Рис. 126. Устройство стапеля при изготовлении монолитного
днища монолитным методом.
/ — кильблоки; 2 — прогон; 3 — поперечные балки; 4 — настил;
5 — клинья; 6 — щековый брус.
§ 70. РАЗМЕТОЧНЫЕ И ПРОВЕРОЧНЫЕ РАБОТЫ НА СТАПЕЛЕ
В процессе постройки железобетонных судов на стапеле выпол-
няют следующие разметочные и проверочные работы:
размечают базовые и контрольные линии на основании стапеля,
от которых ведут дальнейшую разметку и выполняют все изме-
рения при постройке корпуса судна;
размечают положение корпуса судна на стапеле;
проверяют положение секций в процессе монтажа на стапеле;
проверяют правильность положения корпуса судна на стапеле
по высоте;
размечают и проверяют правильность положения конструкций
и оборудования, устанавливаемых на судне;
производят обмер корпуса, размечают ватерлинию и наносят
марки углубления.
302
Проверка положения секций железобетонных судов прн установке на стапеле Таблица 49
303
Продолжение табл. 49
Устанав-
ливаемая
секция
Схема проверки положения секции
Показатели, характеризующие положение секции
в пространстве, и методы их проверки
Допускае-
мое откло-
нение,
мм
Секция
попе-
речной
пере-
борки
1. Положение секции по длине судна. Прове-
ряют совмещение нижней кромки секции с теоре-
тическими линиями, нанесенными на днище
2. Положение секции по ширине судна. Про-
веряют совмещение линий ДП, нанесенных на
переборке и днищевых секциях
3. Положение секции по высоте судна. Про-
веряют, замерив расстояние (й) контрольной
линии, нанесенной на переборке, от основной
плоскости
4, Вертикальность секции. Проверяют, опуская
весок с верхней кромки переборки на днище
5. Положение секции по крену. Проверяют
горизонтальность контрольной линии на секции
с помощью шлангового ватерпаса
5
5
5
10
Бортовая
секция
1. Положение секции по длине судна. Прове-
ряют совмещение теоретических линий шпангоу-
тов, нанесенных на бортовые и днищевые секции,
а также совпадение частей стыкуемого набора
2. Положение секции по ширине судна. Прове-
ряют, замерив расстояние нижней и верхней
кромок секции от ДП судна
3. Положение секции по высоте судна. Прове-
ряют, замерив отстояние контрольной линии, на-
несенной на наружной поверхности секции, от
основной плоскости судна
4. Вертикальность секции. Проверяют, опуская
весок с верхней кромки секции на днище
5
5
5
10
Продолжение табл. 49
. Егоров и др.
Устанав-
ливаемая
секция
Схема проверки положения секции
Показатели, характеризующие положение секции
в пространстве, и- методы их проверки
Допускае-
мое откло-
нение,
мм
Секция
продоль-
ной
пере-
борки
1. Положение секции подлине судна. Прове-
ряют совмещение теоретической линии среднего
шпангоута, нанесенной на секции, е линией со-
ответствующего шпангоута на днище судна
2. Положение секции по ширине судна. Про-
веряют, замерив расстояния секции от ДП
3. Положение секции по высоте судна. Про-
веряют, замерив отстояния (й) контрольной ли-
нии, нанесенной на переборке, от основной пло-
скости
4. Вертикальность секции. Проверяют, опуская
весок с верхней кромки переборки на днище
5. Положение секции по дифференту. Прове-
ряют горизонтальность контрольной линии на
секции с помощью шлангового ватерпаса
5
5
5
10
Палубная
секция
1. Положение секции по длине судна. Прове- 5
ряют совмещение теоретических линий шпангоу-
тов, нанесенных на палубе и бортовых секциях
2. Положение секции по ширине судна. Опус- 5
кая весок, проверяют совмещение линии ДП или
контрольной линии на секции с аналогичными
линиями на днище судна
3. Положение секции по высоте судна. Прове- 10
ряют, замерив рейкой отстояние контрольных ли-
ний, нанесенных на секции, от основной плоскости
Схема разбивки базовых и контрольных линий на основании
стапеля при постройке судов сборным методом приведена на
рис. 127.
Разметку базовых и контрольных линий фиксируют с помощью
металлических планок, прочно закрепленных на основании ста-
пеля. На планках отмечают точки, образующие проекции той или
иной плоскости.
Положение основной плоскости судна фиксируют на специаль-
ных стойках-реперах, прочно закрепленных в основании стапеля.
Реперы устанавливают на расстоянии 5—10 м от корпуса судна
во избежание повреждений при его постройке. Реперы используют
для контроля проседания судна в процессе его постройки. Иногда
для этой цели применяют специальные движки; их устанавливают
под корпусом судна (рис. 128).
Проверочные работы, проводимые при установке секций на
стапеле, методы их выполнения, а также допуски на отклонение
положения секций приведены в табл. 49.
Для установления фактических размеров судна после омоно-
личивания всех межсекционных соединений корпуса, а также для
испытания его водонепроницаемости и заделки дефектных мест
производят обмер корпуса, т. е. определяют его фактическую
длину, ширину и высоту.
Допускаемые отклонения при обмере корпуса устанавливаются
техническими условиями на постройку судна.
Значения допускаемых отклонений даны в табл. 50.
Таблица 50
Допускаемые отклонения главных размерений железобетонных судов
Размерения Пределы допускаемых отклонений (мм) для судов длиной
до 50 м 50—80 м
Длина наибольшая ±(30—50) ±(50—80)
Ширина наибольшая ±(20—25) ±(25—30)
Высота борта ±(10—20) ±(20—25)
Для разметки положения ватерлинии на левом и правом бор-
тах у обоих транцев намечают точки положения ватерлинии по
высоте. Промежуточные точки ватерлинии шагом 5—10 м отме-
чают с помощью шлангового ватерпаса или нивелира. Соединяя
смежные точки прямой линией, размечают положение ватерлинии
на левом и правом бортах.
Марки углубления наносят по чертежу, отмеряя соответствую-
щие расстояния от основной плоскости в носовой и кормовой
оконечностях судна с левого и правого бортов.
306
Рис. 127. Схема разметки базовых и контрольных линий на основании стапеля.
/ _ базовая линия плоскости мидель-шпангоута; 2 — контрольные линии, параллельные
мидель-шпангоуту; 3 — то же, параллельные диаметральной плоскости; 4 — коитур
секции; 5 — металлические плаики.
Рис. 128. Движки для определения проседания корпуса; а—деревянный;
б — металлический.
/—днищевая плита; 2—ползун; 3 — неподвижная шкала; 4 —основание стапеля.
777777777777777777'7777777777777777777
4
20*
307
§71. ТРАНСПОРТИРОВКА И МОНТАЖ СЕКЦИЙ НА СТАПЕЛЕ
Железобетонные секции с предстапельных складских площадок
транспортируют с помощью кранов башенного или козлового
типа, которыми оборудуются стапели.
Постройка судна на стапеле начинается с установки краном
днищевых секций. Так как с помощью крана трудно придать сек-
ции точное положение на стапельном месте, окончательную ее
установку по ширине и длине производят с помощью специальных
приспособлений (тяг с талрепами и пр.).
Установленные и проверенные секции днища крепят с помощью
оттяжек и талрепов к основанию стапеля.
Способ установки секций переборок и бортов зависит от кон-
струкции соединения их с днищем. Бортовые секции со скуловым
усилением устанавливают на верхние поперечные брусья клеток,
которые служат одновременно опорой для днища.
Если переборка или борт соединяются с днищем на арматур-
ных выпусках, то для правильного положения переборки по вы-
соте устанавливают мерныё прокладки из деревянных брусьев.
Для облегчения установки секций переборок и бортов в проект-
ное положение применяют направляющие планки, временно за-
крепляемые на днище.
После проверки правильности установки секций переборок
и бортов их крепят к днищевым секциям с помощью оттяжек
с талрепами или других приспособлений.
Перед установкой палубных секций’подготавливают и уста-
навливают различного рода опоры для поддержания секций и
опалубки стыков, затем краном подают палубные секции и за-
крепляют их.
§ 72. АРМАТУРНЫЕ И СВАРОЧНЫЕ РАБОТЫ В МОНТАЖНЫХ
СОЕДИНЕНИЯХ СЕКЦИЙ
Работы по соединению арматуры или закладных деталей в мон-
тажных соединениях производят после установки, проверки и за-
крепления секций, а также после очистки соединяемых частей
от бетона, ржавчины, масла и т. п.
Конструкция монтажных соединений определяет характер и
объем арматурных и сварочных работ в стыках. Если в монтаж-
ном соединении арматура соединена внахлестку, все выпуски
предварительно выправляют и попарно скрепляют вязальной про-
волокой или электроприхватками. После этого сваривают арма-
турные соединения всего стыка. При сварке арматуры встык
с применением корытообразных подкладок арматурные выпуски
предварительно подрезают по месту, прикрепляют подкладки
и заваривают зазоры.
При соединении секций на закладных деталях (планках)
кромки закладных деталей причерчивают и припуск удаляют
308
газовой резкой, при этом зазор между планками стыкуемых сек-
ций не должен превышать 1—2 мм.
Сварку арматурных стержней и соединительных планок в мон-
тажных соединениях секций выполняют различными способами:
ручной дуговой электросваркой, сваркой в среде углекислого газа
полуавтоматом типа А-547, сваркой легированной проволокой без
защиты полуавтоматом типа А-825.
Ручную сварку рекомендуется выполнять электродами диа-
метром 4—5 мм током 150—180 а. Для сварки в среде углекислого
газа используют проволоку диаметром 1,2 мм (ток 180 а, напря-
жение 19 в; расход газа 6 л/мин). Сварку в среде углекислого
газа можно производить только на закрытых стапелях. При сварке
легированной проволокой без защиты применяют специальную
проволоку марки ЭП-439 и ЭП-245 диаметром 1,2 мм. Это произ-
водительный и экономичный способ сварки.
Закончив соединение несущей арматуры, устанавливают рас-
пределительную арматуру стыка, т. е. хомуты, отдельные стержни
и пр., скрепляемые с основной арматурой стыка вязальной про-
волокой или электросваркой.
§ 73. ОМОНОЛИЧИВАНИЕ МОНТАЖНЫХ СОЕДИНЕНИЙ СЕКЦИЙ
Для омоноличивания монтажных соединений секций бетоном
после окончания сварочных работ в стыке и очистки стыка от
шлака, мусора и т. п. производят установку опалубки. Опалубка
монтажных соединений секций может быть деревянной, дерево-
металлической и металлической. Конструкция опалубки зависит
от монтажного соединения. Чтобы облегчить установку опалубки,
ее изготавливают в виде отдельных щитов.
Опалубка стыков показана на рис. 129.
Установленную опалубку надежно крепят к конструкциям кор-
пуса с помощью скруток, стяжных болтов, клиновых распорок
и т. п. Между опалубкой и арматурой размещают прокладки
защитного слоя.
Если применяют деревянную опалубку, то перед бетонирова-
нием ее обильно смачивают водой, так как влажная древесина
способствует созреванию бетона. На поверхность дерево-металли-
ческой и металлической опалубки перед установкой наносят
антиадгезионную смазку.
От бетоноприготовительного узла к местам укладки на ста-
пеле бетон подают в бадьях автомашинами или кранами. Укладку
бетона в стыки производят или непосредственно из бадьи, или
из расходных бункеров (ящиков), в которые выгружают бетонную
смесь, доставленную на стапель.
Во избежание расслоения бетона при сбрасывании с большой
высоты бетонирование вертикальных стыков производят ярусами,
для чего в опалубке устраивают окна на расстоянии 400—800 мм.
309
После укладки и уплотнения бетона первого яруса нижнее окно
плотно закрывают, начинают укладку бетона 2-го яруса и т. д.
Бетон в монтажных соединениях секций тщательно уплотняют
вибрированием через опалубку. Для этой цели применяют элек-
трические глубинные и пневматические штыковые вибраторы.
Особенно тщательно следует уплотнять бетон вибраторами в местах
соприкосновения его с бетоном секций и в зонах густого армиро-
вания.
Для бетонирования стыков применяют бетон, приготовленный
на тех же материалах, что и бетон секций, но с большой осадкой
Рис. 129. Опалубка стыков: а — переборки с днищем; б — плит бор-
тов; в — пересечения плит переборок; г — балок набора.
конуса (в пределах 10—18 см) и менее крупным заполнителем
(не более 10—15 см).
Хорошие результаты получают при применении для омоноли-
чивания стыков гипсоглиноземистого цемента, так как он дает
возможность значительно сократить сроки твердения и достичь
высокой плотности бетона. В последнее время для омоноличива-
ния жестких внутренних соединений секций типа борт — пере-
борка начали применять для омоноличивания метод зачеканки
стыка чистым гипсоглиноземистым цементом, что позволяет уже
в трехсуточном возрасте получить необходимую прочность бетона
стыка.
Омоноличивание соединений секций при помощи чеканки за-
ключается в заполнении и надлежащем уплотнении влажного
гипсоглиноземистого расширяющегося цемента в канавке соеди-
310
нения. Гипсоглиноземистый цемент перед укладкой увлажняют,
смешивая его с водой (16—23% от веса цемента), и протирают
сквозь сетку с ячейкой 2 мм до образования однородной увлаж-
ненной массы.
Цемент укладывают в канавку (стык) послойно. Толщина пер-
вого слоя после уплотнения не должна превышать 15 мм, а после-
дующих слоев — половины глубины заполненной части канавки.
Для уплотнения цемента в канавке соединений применяют
пневматические чеканочные молотки (КР-43, КР-41, КЕ-16,
РБ-43), снабженные набором чеканочных наконечников с рабочей
частью толщиной 25, 30, 35, 40, 45 и 50 мм. Толщину рабочей
части наконечника выбирают в зависимости от ширины канавки:
зазор между чеканочным наконечником и стыкуемой кромкой сбор-
ного элемента не должен превышать 1,5—2 мм с каждой стороны.
Слой цемента считают достаточно уплотненным, когда при
ударах чеканки слышится металлический звук.
По истечении 20—30 мин. после конца чеканки шов необхо-
димо интенсивно поливать (не менее трех раз в сутки) в первые
3—7 суток твердения.
При омоноличивании стыков обычным бетоном уход за ним
осуществляют так же, как при изготовлении монолитных элемен-
тов (см. стр. 313).
§ 74. ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОНОЛИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
КОРПУСА СУДНА
Работы по изготовлению монолитных элементов подразделяют
на два этапа: заготовительный и стапельный. Стадия заготови-
тельных работ включает изготовление узлов и деталей опалубки,
обработку арматурной стали и изготовление арматурных узлов.
В период стапельных работ осуществляют постройку судна: изго-
тавливают арматурный каркас, устанавливают опалубку, выпол-
няют бетонирование, осуществляют уход за бетоном, производят
распалубку и устраняют дефекты.
Арматуру монолитных элементов корпуса собирают до или
после установки опалубки в зависимости от типа конструкций
и принятой технологии их изготовления. Так, армирование моно-
литного днища производят после окончательной подготовки ста-
пеля и установки днищевой опалубки, арматуру переборок и бор-
тов собирают до установки опалубки.
Монолитные конструкции армируют с помощью вязки отдель-
ных стержней, подаваемых на стапель, либо заранее изготовлен-
ных сварных сеток и каркасов. Последний способ более эффек-
тивен. Последовательность выполнения работ по армированию
монолитных элементов та же, что и при изготовлении объемных
арматурных секций (см. гл. XV раздела Д).
311
Опалубку монолитных конструкций выполняют в виде отдель-
ных щитов, коробов, рамок, стоек, подмостей и т. д. Конструк-
ция щитов опалубки аналогична применяемой конструкции при
омоноличивании стыков (см. рис. 129).
Опалубку на стапеле собирают двумя различными способами:
после установки арматуры днища, бортов или переборок; парал-
лельно с монтажом арматуры.
Второй способ менее эффективен, так как большую часть
арматуры собирают на стапеле из отдельных стержней, что уве-
личивает трудоемкость. Однако этот способ повышает точность
сборки и установки арматуры и опалубки.
Устанавливаемые щиты опалубки крепятся один с другим при
помощи стяжек или болтов. Для обеспечения заданной величины
защитного слоя между опалубкой и арматурным каркасом уста-
навливают прокладки защитного слоя: в плитах на расстоянии
0,5—0,8 м один от другого, в балках — через 0,8—1,2 м.
Собранную опалубку тщательно прочищают и продувают сжа-
тым воздухом или промывают водой из брандспойта.
Наиболее ответственная операция при изготовлении монолит-
ных конструкций — бетонирование. Непрерывная укладка бетона
становится необходимым условием бетонирования монолитных
конструкций. Разница в возрасте между укладываемыми один на
другой слоями бетона должна быть примерно меньше половины
срока его схватывания. Несоблюдение этого условия вызывает
появление неплотностей в бетоне и способствует потере им водо-
непроницаемости.
В отдельные части корпуса бетон укладывают следующим об-
разом. Горизонтальные плиты днища и палубы бетонируют одним
слоем шириной 40—60 см. Первоначально на заливаемый участок
выгружают бетон, затем бетон раскладывают лопатами, уплотняют
вибраторами и выравнивают мастерками и гладильными досками.
В местах примыкания к днищу набора бетон укладывают в плиту
С какой-либо одной стороны до тех пор, пока он не заполнит, все
пространство под опалубкой. Толщину бетона плит проверяют
по опалубке набора (на днище) или ио маякам (специальные.бетон-
ные кубы или призмы высотой, равной толщине плиты).
Укладку бетона в горизонтальные балки набора производят
слоями высотой 15—25 см. Каждый слой тщательно уплотняют
вибраторами и штыкуют металлическими стержнями диаметром
12—16 мм.
Бетонирование вертикальных элементов (борта, переборки)
выполняют через специальные окна в опалубке. Укладку бетона
начинают снизу от забетонированного днища. Высота уклады-
ваемого за один раз слоя бетона составляет 10—20 см. При укладке
бетон тщательно уплотняют не менее, чем двумя вибраторами,
которые перемещают по всей площади заполняемого участка.
Особая тщательность необходима при укладке бетона в местах
312
концентрации арматуры и установки закладных деталей, в узлах
пересечения связей и т. д.к где высоту укладываемых слоев
уменьшают до 5—10 см, а бетон используют наиболее пластич-
ный.
В соответствии с Правилами Речного Регистра РСФСР моно-
литные конструкции бетонируют на стапеле в обычных условиях
при температуре наружного воздуха не ниже 5° С. Зимой, когда
температура воздуха значительно ниже, можно производить бетон-
ные работы лишь при утеплении омоноличиваемых конструкций.
Замораживание бетона недопустимо до тех пор, пока его проч-
ность не достигнет 75% марочной.
Чтобы предохранить бетон от замораживания, его приготав-
ливают на подогретых воде и заполнителях. Температура уклады-
ваемого бетона должна быть не ниже 15° С. При омоноличивании
горизонтальных открытых конструкций свежеуложенный бетон
немедленно закрывают каким-либо теплоизолирующим материалом
(опилки, мелкий шлак, насыпаемые на ранее разостланные толь,
фанеру и т. п.). Иногда для обогрева бетона применяют временные
тепляки в виде шатров с деревянным каркасом, закрытым камы-
шовыми матами или фанерой. Между стенками тепляка и бетони-
руемой поверхностью размещают паровые грелки.
На судах, где ранее установлены секции палубы, в отсеки
корпуса с омоноличенным днищем подают пар или теплый воздух.
Люки на период пуска пара закрывают щитами.
Бетон монолитных конструкций после укладки требует тща-
тельного ухода. Через 3—4 часа после укладки бетон начинают
увлажнять и повторяют эту операцию систематически в течение
не менее 20—25 суток. Бетонные поверхности увлажняют, поли-
вая их водой из брандспойта. Для удержания влаги и предохра-
нения бетона от воздействия солнечных лучей открытые поверх-
ности горизонтальных конструкций (днище, палубы) закрывают
опилками, камышовыми матами и т. п. Монолитные днища неко-
торых судов заливают слоем воды толщиной 2—5 см. Бетон верти-
кальных элементов увлажняют через опалубку.
При уходе за бетоном в зимнее время необходимо не только
увлажнять его, но и поддерживать положительную температуру
у его поверхности. Неутепленные бетонные поверхности смачи-
вать водой запрещается.
Распалубку монолитных элементов корпусов судов производят
после того, как бетон достиг определенной минимальной проч-
ности, необходимой для безопасности его нагружения силами
собственного веса и другими возможными силами.
При назначении сроков снятия опалубки монолитных элемен-
тов прочность бетона ориентировочно можно определить по дан-
ным табл. 51 и 52, где приведены прочностные характеристики
бетона в зависимости от срока и условий твердения. Окончательно
прочность бетона к моменту распалубливания определяют испыта-
313
Таблица 51
Прочность судостроительного бетона на портландцементе _
в процентах от марочной для различных температур
при обычных условиях твердения
Срок твердения, сутки Марка цемента Средняя температура бетона, °C
S 10 1S 20 25 30 35
3 500 22 29 34 42 47 52 56
5 500 34 40 47 57 64 69 73
7 500 43 52 61 68 75 78 83
10 500 55 65 75 82 87 91 95
15 500 70 80 89 99 107 112 —
28 500 86 95 100 — — — —
Таблица 52
Прочность судостроительного бетона на портландцементе
в процентах от марочной при различных температурах
пропаривания
Срок твер- дения, час. Температура бетона, °C
30 40 50 60 70 80
8 — — — 24 30 35
12 — — 26 32 38 43
16 — 25 33 39 45 50
20 20 30 40 45 50 57
24 24 34 44 50 57 62
28 27 39 49 55 62 68
32 31 43 53 60 65 71
36 34 46 57 63 70 75
40 37 50 60 68 73 80
48 43 57 . 66 74 79 84
60 50 65 73 80 85 89
72 56 70 79 84 87 90
нием контрольных образцов, твердевших вместе с монолитным
элементом корпуса.
При снятии опалубки сначала разбирают крепление: выбивают
клинья и прокладки, перерезают скрутки, отдают и высаживают
стяжные болты и т. д. После этого снимают щиты, предварительно
освобождая их по периметру от связей с другими щитами.
314
§ 75. УСТРАНЕНИЕ ДЕФЕКТНЫХ МЕСТ
При постройке корпусов железобетонных судов на стапеле
часть конструкций (стыки секций при сборном методе, монолит-
ные элементы и стыки при сборно-монолитном методе) закрыта
опалубкой и недоступна для осмотра в процессе выполнения работ.
В результате этого в конструкциях судна возможно появление
дефектов, которые обнаруживаются после снятия опалубки.
Наиболее часто встречающиеся дефекты, а также причины их
образования, указаны в табл. 53.
Таблица 53
Виды дефектов монолитных элементов и стыков секций.
Причины их образования
Дефект Причины образования
Сквозные и несквозные раковины в вертикальных плитах Расслоение бетона и выкрошивание зерен щебня Оголение арматуры плит и балок набора Наплывы на бетонной поверхности Трещины на поверхности бетона Нарушение формы набора и вутов Отклонения в толщинах элемен- тов конструкций сверх установленных допусков Недостаточное вибрирование при укладке бетона. Изменение подвиж- ности бетона в связи с длительным сроком транспортирования, подачи и укладки бетона Чрезмерное вибрирование Недостаточное количество прокла- док защитного слоя. Плохой уход за бетоном, вызвавший повышенную усадку Недостаточная плотность и жест- кость опалубки Механические повреждения и пло- хой уход за бетоном Скалывание бетона при распалубке Недостаточная жесткость опалубки
Дефектные места исправляют по технологии, разрабатываемой
технологической службой верфи с учетом характера и размеров
дефектов конструкций, на которых обнаружены эти дефекты,
а также на основании эксплуатационных требований, предъяв-
ляемых к судну.
Мелкие, несквозные раковины и трещины в бетоне, ноздрева-
тую поверхность бетона, небольшие участки оголения арматуры
расчищают пневматическим зубилом до плотного («здорового»)
бетона. Вырубленные места обрабатывают стальной пневматиче-
ской щеткой, промывают водой и затирают цементно-песчаным
раствором, приготовленным на том же цементе, который был
315
использован для постройки корпуса судна. Чтобы ускорить работы
по устранению дефектов, вместо цементно-песчаного раствора для
заделки дефектных мест можно использовать мастику на основе
эпоксидной смолы.
Сквозные раковины (не заполненные бетоном места) заделы-
вают бетоном того же состава, который применяли при постройке
корпуса судна. .Перед заливкой бетоном производят насечку по
периметру раковины для удаления цементной пленки, устанавли-
вают щиты опалубки, которые крепят один с другим скрутками.
Щиты должны быть так закреплены, чтобы их поверхности плотно
прилегали к поверхности бетона. В верхней части наружного
щита предусматривают окно для подачи бетона. Укладываемый
бетон тщательно уплотняют через опалубку пневматическими
штыковыми вибраторами. Уложенный бетон увлажняют, так же,
как это делается при бетонировании стыков секций.
Участки поверхности с расслоенным бетоном полностью выру-
бают пневматическими зубилами и образовавшиеся сквозные рако-
вины заделывают бетоном так же, как описано выше.
Наплывы бетона на поверхности конструкций срубают пневма-
тическими зубилами, а затем поверхность затирают цементно-
песчаным раствором.
§ 76, ИЗГОТОВЛЕНИЕ НАДСТРОЕК
До недавнего времени древесина была основным материалом
для изготовления надстроек речных железобетонных судов. Однако
применение древесины для надстроек железобетонных судов эко-
номически неоправданно: их необходимо часто ремонтировать,
а через 10—12 лет — полностью заменять, в то время как основной
корпус может находиться в эксплуатации в течение 40 лет и более
без ремонта.
Сравнительно новый материал, нашедший применение при изго-
товлении надстроек железобетонных судов, — керамзитобетон.
Малый объемный вес этого материала, высокие технологические
свойства и долговечность делают его вполне пригодным для над-
строек железобетонных судов. В отдельных случаях надстройки
изготовляют из металла.
Изготовление надстроек железобетонных судов подразделяют
на заготовительные работы, выполняемые в цехах, и монтажные,
выполняемые на стапеле.
При изготовлении деревянных надстроек применяют крупно-
щитовой и блочный методы. Детали деревянных надстроек заго-
тавливают в деревообрабатывающих цехах верфи, используя при
этом современное высокопроизводительное оборудование. Заго-
товленные части надстроек в виде отдельных щитов и узлов
подают для монтажа на стапель.
316
Керамзитобетонные надстройки изготавливают секционным
способом. Керамзитобетонные секции надстроек изготавливают
на том же оборудовании и оснастке арматурных и формовочных
участков корпусного цеха, которые используют при изготовлении
секций основного корпуса.
Сборку секций|надстроек на стапеле выполняют теми же спо-
собами, что и сборку секций корпуса судна.
Крепление надстроек к корпусу судна независимо от их мате-
риала осуществляют на закладных деталях. На палубе корпуса
судна по контуру надстройки при бетонировании устанавливают
комингс из сплошного угольника или из отдельных коротышей,
к которому прикрепляют нижние кромки вертикальных надстроек.
Деревянные надстройки крепят с помощью болтов или гвоздей
к полке угольника, керамзитобетонные — приваркой закладных
планок к полкам угольника.
После соединения надстроек с закладными деталями палуб
узлы соединения надстроек с палубой бетонируют, чтобы обеспе-
чить непроницаемость и защитить арматуру и закладные детали
от коррозии.
§ 77. ИСПЫТАНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СУДОВ
НА ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТЬ
Испытание корпусов железобетонных судов на водонепрони-
цаемость проводят согласно программе, разрабатываемой ЦКБ —
проектантом судна в соответствии с действующей отраслевой
нормалью ОН 9-284—61 «Испытание на водонепроницаемость
корпусов железобетонных судов. Методы и нормы».
Нормы испытания железобетонных судов на водонепроницае-
мость приведены в табл. 54.
К моменту проведения испытаний корпуса на водонепрони-
цаемость должны быть закончены все работы по формированию
корпуса, устранению дефектных мест, а также завершены все
доизоляционные работы. Прочность бетона корпуса должна со-
ставлять не менее 70% марочной.
Перед испытанием проверяют установку подкреплений корпуса
(удалены ли ненужные детали и мусор), закрытие пробками вре-
менных сливных отверстий и крышек забортной арматуры; наличие
голубниц в наборе для_..прохода воздуха и т. д.
Испытание на водонепроницаемость корпусов железобетонных
судов производят наливом воды в отсеки, поливом конструкций
водой из брандспойта, а также пробным погружением корпуса
судна.
При испытании наливом водой корпус наполняют по отсекам
(через один)' с таким расчетом, чтобы можно было обследовать
водонепроницаемость переборок в местах присоединения их
к днищу и бортам. Корпус выдерживают после того, как налита
вода, не менее 6 час.
317
Таблица 54
Нормы испытания речных железобетонных судов
на водонепроницаемость
Объект испытаний Способы испытаний
Форпик и ахтерпик: используемые в качестве водя- ных отсеков На стапеле — наливом с напором до верха воздушной трубы, но не ме- нее чем на 1 м над палубой переборок
не предназначенные для запол- нения водой На стапеле — наливом до палубы переборок, выше этого уровня — поливом из брандспойта
Междудонные отсеки На стапеле — наливом с напором до палубы переборок или до верха воздушной трубы
Сухогрузные отсеки, машинно-котель- ные и моторные отделения, воздушные отсеки для судов:
с двойным дном Поливом по всей поверхности
без двойного дна На стапеле — наливом по спуско- вую осадку, выше этого уровня — поливом
Цистерны, расположенные вне двойного дна На стапеле — наливом с напором до верха воздушной трубы минус осадка судна порожнем, но не менее, чем по грузовую осадку
На плаву — наливом с напором до верха воздушной трубы
Наливные цистерны То же
Отсеки в междупалубном простран- стве Поливом по всей поверхности
Цепной ящик Наливом на высоту 0,6 м от днища ящика, выше этого уровня — поли- вом
Палубные надстройки, рубки, от- крытые части машииио-котельных шахт на верхней палубе, тамбуры Поливом всех наружных поверх- ностей
Комингсы люков и вентиляционные трубы на верхней палубе Поливом
Устройства для закрывания отвер- стий в непроницаемых частях корпуса »
Якорные клюзы и цепные трубы »
Санузлы и камбузы Налнвом до верхней кромки ко- мингса, выше этого уровня — поли- вом
318
Продолжёние табл. 54
Объект испытаний Способы испытаний
Коффердамы: имеющие устройства для приема жидких грузов не имеющие устройств для приема жидких грузов Водонепроницаемые шахты На стапеле — наливом с напором до верха воздушной трубы минус осадка судна порожнем, но не менее, чем по грузовую осадку. На плаву — наливом с напором до верха воздуш- ной трубы Наливом с напором иа высоту ко- мингса люка, высота водяного столба над палубой устанавливается 0,6 м Поливом по всей поверхности
После испытаний отсеки осушают, спуская воду через времен-
ные спускные отверстия, или откачивают ее с помощью насосов.
Один из эффективных методов — испытание на водонепрони-
цаемость погружением корпуса в воду, однако такие испытания
Рис. 130. Приставная камера для проверки водонепроницае-
мости.
1 —проверяемый стык или исправленный дефект в бетоне; 2—приставная
камера; 3 — прижимные винты; 4 — упорная балка; 5 — скобы.
возможны лишь при наличии на верфи слипа. В этом случае
корпус судна на тележках погружают в воду на глубину, несколько
меньшую осадки всплытия, и удерживают в таком положении
необходимое время. Если корпус оказывается водонепроницаемым,
то испытания погружением совмещают со спуском судна на воду.
При обнаружении водотечных мест корпус судна поднимают на
слип для устранения обнаруженных дефектов.
При испытании корпуса струей воды диаметр выходного отвер-
стия брандспойта должен быть не менее 15 мм. Необходимо, чтобы
319
напор в шланге обеспечивал высоту струи воды, выбрасываемой
вверх у места испытания, не менее 10 м. Полив производят с рас-
стояния не более 3 м от испытываемой поверхности. Этим методом
испытывают вертикальные элементы корпуса судна, стыки, а также
дефектные места после их заделки.
При любом испытании на водонепроницаемость внимательно
осматривают все проверяемые поверхности. Обнаруженные места
отпотеваний, образования капель и течи отмечают мелом и исправ-
ляют после того, как откачают воду.
Если при испытании обнаружено большое количество водотеч-
ных мест, их устраняют, а затем повторно проводят испытания на
водонепроницаемость согласно программе. Иногда можно огра-
ничиваться местным испытанием исправленных мест . поливом
струей из брандспойта или с помощью приставной камеры
(рис. 130).
Испытания на водонепроницаемость оформляют актом и произ-
водят, как правило, в присутствии инспектора Речного Регистра.
§ 78, КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СТАПЕЛЬНЫХ РАБОТ
При стапельной постройке корпусов судов контролируют ар-
матурно-сварочные и опалубочные работы, транспортирование,
укладку и уплотнение бетона, уход за бетоном и обработку бетон-
ных поверхностей, заделку дефектных мест.
В процессе выполнения арматурных работ контролируют соот-
ветствие монтажных соединений арматуры рабочим чертежам;
при этом обращают внимание на величину перекроя арматурных
выпусков, плотность их обжатия под сварку, очистку свариваемых
участков арматуры от грязи и масел, размеры защитного слоя,
качество установки и крепления распределительной—арматуры
в стыках. Качество выполненных перед сваркой арматурных ра-
бот проверяет контролер ОТК^верфи.
При контроле сварочных работ проверяют качество сварных
швов. Осматривая сварные швы, проверяют наличие непроваров,
подрезов, пор, тщательность очистки шва от шлака. Кроме того,
с помощью линейки определяют, соответствует ли длина шва тре-
буемой по чертежу; калибр шва проверяют с помощью специаль-
ных шаблонов. В отдельных случаях производят испытание сва-
ренных стержней на прочность, для чего вырезают контрольные
образцы из монтажного соединения. Сварочные работы проверяет
контролер ОТК верфи, а затем инспектор Речного Регистра.
В процессе выполнения опалубочных работ проверяют соот-
ветствие опалубки чертежам, правильность установки и особенно
надежность ее крепления, а также величину зазоров между щи-
тами опалубки. При этом руководствуются следующими допу-
сками на изготовление и монтаж опалубки, мм:
320
Изменение расстояния между внутренними кромками щитов
опалубки балок и плит ................................. 3
Смещение щитов и стоек опалубки от вертикали на высоте 3 м 5
Смещение всей опалубки элемента от проектного положения 5
Неплотности (щели) в опалубке.......................... 2
Местные неровности опалубки при проверке наложением
рейки длиной 2 м ...................................... 2
Одна из наиболее важных контрольных операций при выпол-
нении стапельных работ — контроль качества бетонных работ,
который необходимо осуществлять систематически.
При бетонировании монолитных элементов и стыков не реже
трех-четырех раз в смену проверяют осадку конуса бетона непо-
средственно на месте укладки. Отклонение осадки конуса от
проектной не должно превышать 1—2 см. Контролируют после-
довательность укладки бетона, интенсивность вибрирования, про-
должительность перерывов бетонирования, которые не должны
превышать 2 час.
Толщину плит монолитных элементов проверяют прокалыва-
нием забетонированных конструкций мерной иглой. Отклонение
размеров плиты должно составлять 2—3 мм. При контроле тол-
щины защитного слоя проверяют наличие необходимого коли-
чества прокладок защитного слоя или выборочно замеряют линей-
кой защитный слой в свеже уложен ном бетоне. Отклонения по
толщине защитного слоя аналогичны допускам на изготовление
железобетонных секций (см. гл. XVI раздела Д).
При созревании бетона контролируют температуру окружаю-
щего воздуха, режим и продолжительность увлажнения бетона,
защищенность его от солнечных лучей и выветривания.
Для контроля прочности бетона монолитных элементов и сты-
ков на каждые 20 м3 уложенного бетона изготавливают девять
кубов размером 10 хЮ хЮ см и шесть балок размером 100 хЮ х
Х10 см. При укладке за смену меньшего объема бетона коли-
чество образцов изготавливают на объем бетона, фактически уло-
женного за смену. Образцы хранят в тех же условиях, что и забе-
тонированную конструкцию. Кубы испытывают на сжатие в воз-
расте 7 и 28 суток и при сдаче судна. Балки испытывают на изгиб
в возрасте 28 суток и при сдаче судна.
Для каждого строящегося судна на верфи ведут журнал бетон-
ных работ, в который записывают составы бетона, его до’зировку,
подвижность бетонной смеси, влажность инертных материалов,
температуру воздуха при бетонировании, режим ухода за бетоном,
время начала и конца бетонирования, сроки распалубки и резуль-
таты испытания контрольных образцов. Кроме того, в журнале
указывают количество и сроки изготовления контрольных образ-
цов, наиболее существенные коррективы составов, бетона, откло-
нения от ранее установленной технологии бетонных работ. Жур-
нал хранят на верфи до сдачи судна заказчику, и записи в нем си-
стематически проверяют ОТК верфи и инспектор Речного Регистра.
21 Н. М. Егоров и др. 321
§ 79. СПУСК СУДОВ НА ВОДУ
Железобетонные суда спускают на воду с помощью косяковых
тележек слипа или склизов. В единичных случаях суда спускают
методом всплытия, т. е. затапливают стапель (котлован) до уровня,
обеспечивающего всплытие судна.
При строительстве на берегу железобетонных судов со спуско-
вым весом не более 1500 т широко применяют боковой спуск на
слипе. Косяковые тележки располагают по длине судна через
каждые 7—9 м, длина свисающих концов достигает 5—8 м.
а)
Рис. 131. Поперечный спуск пО склизам: а — иа косяках: б—на
полозьях.
/—корпус судна; 2~косяк; 3~полозья; 4 —склизы; 5—лоток.
Спуск железобетонных судов на слипе производят так же, иак
и металлических, но медленнее. Особенно вйимательно следят
за равномерностью движения всех косяковых тележек, чтобы
избежать перегрузки и деформирования корпуса.
На верфях, не имеющих слипа, спуск железобетонных судов
со спусковым весом не более 700 иг производят по поперечным
склизам, которые выполняют так же, как и для металлических
судов, однако их конструкция более прочная и жесткая. Уклон
спусковых путей для крупных судов составляет 4—7°, для неболь-
ших доходит до 11—13°.
При определении количества спусковых дорожек учитывают,
что расстояние между ними по длине судна должно составлять
4—7 м.
Спуск по склизам производится с перемещением судна на под-
веденных под него косяках или спусковых полозьях (рис. 131),
на которые оно пересаживается поворотным балансиром или по
мере того, как из-под него убирают опоры. Косяки представляют
322
собой постоянную или разборную конструкцию, имеющую сверху
балки для опирания судна, а снизу лотки, скользящие по наклон-
ным склизам.
Спусковые полозья состоят из брусьев, которые одновременно
служат и балками для поддержания корпуса и лотками. В обоих
случаях склизы состоят из 2—4 брусьев большого сечения, уло-
женных на постоянные или временные опоры (сваи, клетки,
шпалы), при этом их прочно закрепляют для предотвращения про-
садки и перемещения в направлении движения спускаемого судна.
Прилегающие друг к другу поверхности склизов и полозьев
делают ровными, без выступов, и для уменьшения трения покры-
вают различными смазками (например, мылом, солидолом, авто-
лом).
После освобождения от временных задержников спускаемое
судно вначале сталкивают домкратами, а затем оно с нарастающей
скоростью движется под действием сил веса и, войдя в воду,
всплывает. После спуска корпус судна осматривают для выявле-
ния возможных повреждений, а находящиеся под ним косяки или
спусковые полозья вытягивают с помощью тросов.
Глава XVIII
Достроечные работы
§ 80. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Достройкой судна принято считать все работы, выполняемые
после спуска судна на воду. Суда можно спускать на воду при раз-
личной степени их готовности, начиная от минимальной готов-
ности корпуса (обеспечивающей безопасность его спуска на воду)
и до полного окончания постройки судна на стапеле. Поэтому
объем достроечных работ и сроки их выполнения для каждого
строящегося судна будут различными.
Обычно сроки достроечных работ определяются технологиче-
ским графиком постройки судна, разработанного на основе ста-
пельного расписания.
Как правило, достроечные работы включают:
окончание всех корпусных работ, не выполненных на стапеле;
оборудование и отделку судовых помещений;
механомонтажные и электромонтажные работы, связанные с ус-
тановкой механизмов и судового оборудования;
испытания и сдачу судна.
Обычно все корпусные работы стремятся закончить на стапеле.
На период достройки оставляют лишь такие работы, которые не-
21*
323
возможно выполнить на стапеле (вследствие производственно-тех-
нических условий, характера работ и т. д.): заделку отверстий
в палубах, оставленных для погрузки механизмов, изготовление
отдельных фундаментов и подкреплений под вспомогательные ме-
ханизмы, оборудование и пр.
Достроечные работы, выполняемые цехами или производствен-
ными участками верфи, подразделяют на два вида: заготовитель-
ные, выполняемые в цехах; выполняемые непосредственно на до-
страивающемся судне после спуска его на воду.
Для достройки спущенные на воду суда обычно устанавливают
бортом к набережной или просто к берегу, что позволяет удобно
обслуживать судно кранами и упрощает связь с берегом — до-
ступ людей, снабжение материалами, подачу всех видов энергии
и т. д.
§ 81. ОБОРУДОВАНИЕ И ОТДЕЛКА ПОМЕЩЕНИЙ
Объем и характер работ по оборудованию и отделке помещений
определяется типом и назначением помещений на судне. В общем
случае при отделке и оборудовании помещений выполняют сле-
дующие работы.
Установка доизоляционных деталей, т. е. деталей, которые
должны быть установлены на конструкциях корпуса и надстроек
до покрытия их изоляцией. К доизоляционным деталям относятся:
планки, угольники и шпильки для крепления изоляции, обрешет-
ников, настилов и предметов оборудования; кассеты, кронштейны,
скобы, предназначенные для крепления электрических кабелей,
электрической и сигнальной аппаратуры и арматуры; подвески
и кронштейны для крепления трубопроводов и систем и т. п.
Отличительная особенность установки доизоляционных дета-
лей — способ крепления их к железобетонному корпусу. Наиболее
распространенный способ крепления доизоляционных деталей —
с помощью сварки: их приваривают к закладным деталям, уста-
навливаемым при бетонировании конструкций корпуса.
Более эффективными способами крепления закладных деталей
доизоляционного насыщения к железобетонному корпусу явля-
ются крепление дюбелями с использованием строительно-монтаж-
ного пистолета (см. гл. IX раздела В) и крепление клеями.
С помощью клеев можно выполнять крепление доизоляцион-
ных деталей, не испытывающих при эксплуатации больших на-
грузок (отрывное напряжение не более 7?р): планок для крепле-
ния осветительной арматуры, скоб для крепления электрокабе-
лей и пр.
Хорошую прочность крепления обеспечивает клей на основе
эпоксидной смолы. В этом случае для приклеивания деталей по-
верхность железобетонных конструкций должна быть ровной,
чистой и сухой. После нанесения клея на склеиваемые поверх-
ности конструкций и деталей их плотно обжимают и выдерживают
324
в таком виде не менее 24 час. при температуре окружающего воз-
духа не ниже 18—20° С.
Испытание помещений на водонепроницаемость производят
после установки доизоляционных деталей и дельных вещей.
К этому времени необходимо также закончить установку иллюми-
наторов, дверей, люков и т. п.
На водонепроницаемость испытывают только те помещения,
которые не испытывали до спуска судна на воду. Испытания про-
водят поливом конструкций водой из брандспойта в соответствии
с нормами, приведенными в табл. 54.
Очистка, грунтовка и окраска помещений. Для очистки метал-
лических деталей от ржавчины применяют те же методы, что
и в стальном судостроении. Окрашиваемые бетонные поверх-
ности предварительно выравнивают и очищают с помощью метал-
лических ручных, пневматических или электрических щеток.
Грунтовку и окраску мелких деталей и небольших поверх-
ностей выполняют вручную, для грунтовки и окраски больших
поверхностей применяют электрические и пневматические краско-
распылители (пульверизаторы).
Изоляционные работы. Для изоляции отдельных помещений
на железобетонных судах применяют пеностекло, штапельное
стекловолокно и минеральный войлок. Можно применять и более
дорогие изоляционные материалы: экспанзит, гофрированный ви-
нидур, материал ФС-7 и пр.
Пеностекло и другие плиточные изоляционные материалы кре-
пят к бетонным поверхностям клеями: идитоловым, «Изолит» или
«Целлалит». Перед наклейкой бетонные поверхности очищают от
грязи, пыли и масляных пятен.
Если зашивку изоляции из пеностекла или другого плиточного
материала не производят, то в этом случае в качестве гидроизоля-
ционного слоя применяют лаковую шпаклевку. На шпаклеванную
поверхность приклеивают клеем «Целлалит-3» хлопчатобумажную
ткань, которую шпаклюют клеем «Целлалит-4» и затем окраши-
вают. При изоляции с зашивкой в качестве гидроизоляционного
слоя наносят один слой лаковой шпаклевки и два слоя железного
сурика.
Если в качестве изоляционного материала используют плиты
из штапельного стекловолокна, зашивка изоляции обязательна.
В этом случае для гидрозащиты теплоизоляции из стекловолокна
марки А наносят два слоя масляных красок. При изоляции шта-
пельным стекловолокном марки Б в качестве гидрозащиты при-
меняют полихлорвиниловую пленку марки В-118.
В санитарно-гигиенических помещениях, помимо указанных
материалов, используют керамическую или метлахскую плитку,
закрепляемую на цементно-песчаном растворе по насеченной или
шероховатой бетонной поверхности.
Зашивка изоляции. Применяют следующие виды зашивки:
325
фанерой — по деревянному обрешетнику;
стеклопластиком, слоистым пластиком и другими пластиками
с применением декоративных раскладок — по деревянному обре-
шетнику;
металлическими листами — по деревянному обрештнику при
помощи шурупов или по металлическому обрешетнику при помощи
винтов.
Монтаж зашивки изоляции листовыми материалами выпол-
няют с соблюдением следующих требований:
обрешетник должен быть установлен без перекосов и смещений;
зашивку следует закреплять так, чтобы она не могла вибри-
ровать, заметные на глаз бухты в местах зашивки недопустимы;
кромки смежных листов зашивки должны быть параллельны
(отклонения не более ± 2 мм на 1 пог. м)\
зазоры по стыкам не должны превышать 1—2 мм, если зашивку
устанавливают без раскладок и декоративных зазоров; 4 мм —
при установке ее с раскладками;
кромки металлических листов, включая кромки отверстий, если
их подрезают после оксидирования и оцинковки, следует загрун-
товать грунтами АЛГ-1, АЛГ-5 или цинковыми белилами;
до установки местных заделок и раскладок места под ними,
а также сами заделки и раскладки необходимо окрашивать.
Монтаж оборудования помещений. Объем работ по монтажу
оборудования зависит от назначения помещений: жилых, обще-
ственных, санитарно-гигиенических, хозяйственно-бытовых, спе-
циальных и служебных.
Монтаж предметов оборудования в судовых помещениях
включает ряд операций, связанных со сборкой и креплением их
к переборкам, настилам и бортам. Наиболее характерные типы
крепления предметов оборудования к железобетонным поверх-
ностям приведены в § 2 гл. IX раздела В.
До установки оборудования в помещениях необходимо закон-
чить монтаж электропроводки, электрооборудования, вентиля-
ции и трубопроводов в местах, заслоняемых оборудованием,
чтобы в дальнейшем не нужно было производить демонтаж
установленного оборудования.
Перед установкой оборудование необходимо внимательно ос-
мотреть, убедиться в отсутствии вмятин, царапин, заусенец,
острых краев; проверить работу ручек, задвижек, замков и дру-
гих деталей, качество защитных и декоративных покрытий.
При неплотном прилегании мебели к поверхностям помещения
образовавшиеся просветы закрывают заделками. В зависимости
от характера оборудования и материала декоративной зашивки
заделки изготавливают из металла, алюминиевых сплавов или
дерева.
Покрытие палуб. В некоторых помещениях на железобетонные
палубы наносят покрытия: газобетонные, ксилолитовые, мастич-
326
ные или устанавливают деревянный настил. В жилых помещениях
поверх покрытий обычно наклеивают линолеум.
Покрытия наносят на палубу после установки и крепления
всех палубных механизмов, оборудования, окончания всех сва-
рочных и механо-монтажных работ на палубах и испытания палуб
на водонепроницаемость. До установки покрытий поверхность
железобетонных палуб очищают от остатков бетонной смеси,
раствора, грязи, масел и жиров, а также просушивают, если
покрытие наносится в виде плиток, приклеиваемых к палубе.
§ 82 ДОСТРОЕЧНО-МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ
При постройке железобетонных судов монтажные работы начи-
нают на стапеле и заканчивают после спуска судна на воду. Глав-
ное отличие этих работ от аналогичных работ, выполняемых
в стальном судостроении, связано со спецификой крепления меха-
низмов, трубопроводов и электрооборудования к корпусу судна.
Монтаж механизмов производят агрегатным или крупно-
узловым методами. Такие механизмы, как дизель-генераторы,
котельные установки и пр., в цехе устанавливают на переходные
части фундаментов, а на судне переходные части крепят к заклад-
ным деталям. Приводные механизмы — насосы, преобразователи
и пр. следует спаривать с приводящими механизмами в цехе на
общей фундаментной раме,, которую крепят на судне к закладным
деталям.
Крепление переходных частей фундаментов под механизмы
к закладным деталям на судне производят с помощью электро-
сварки или болтовых соединений. При закреплении переходных
частей фундаментов с помощью электросварки зазор между за-
кладной деталью и переходной частью не должен превышать 1 мм.
При большей величине зазора между закладной деталью и пере-
ходной частью фундамента устанавливают выравнивающую про-
кладку.
При установке нецентрируемых механизмов с горизонтальным
креплением на закладных деталях судна применяют быстротвер-
деющую пластмассу Б КД, а также малоусадочную пластмассу,
изготовленную на основе эпоксидных смол.
Изготовление и монтаж трубопроводов на железобетонных
судах осуществляют теми же способами, что и на стальных судах:
по технологическим эскизам, при помощи шаблонов, снятых маги-
стральным способом, при помощи шаблон-макетов, по жестким
макетам.
Для головного судна трубы изготавливают по шаблонам, сня-
тым с места. При этом особое внимание следует обратить на спрям-
ление трасс, правильное взаимное расположение отдельных трубо-
проводов и удобство обслуживания арматуры. При серийной по-
стройке судов трубы изготавливают по технологическим эскизам.
327
Закрепление труб на судне осуществляют с помощью метал-
лических подвесок, прикрепленных электросваркой или другим
способом к закладным деталям, а также к анкерам в виде болтов,
петель и т. п. Для проводки труб в переборках при их изготовлении
устанавливают специальные закладные детали (стаканы). Трубы
присоединяют к стаканам с обеих сторон переборки на болтах
или другим способом.
В отдельных случаях для прохода труб через переборки вместо
стаканов устанавливают закладные листы с соответствующими
отверстиями. К листу с обеих сторон присоединяют на фланцах
трубы и крепят их пропущенными сквозь лист болтами.
При монтаже трубопроводов на железобетонных судах сле-
дует избегать передачи каких-либо усилий на место их крепления
к переборке, чтобы в дальнейшем не произошло вырывания стака-
нов из переборок.
Электромонтажные работы. В связи с тем, что объем электро-
монтажных работ на речных железобетонных судах невелик,
их выполняют параллельным методом: одновременно монтируют
внешнее и внутреннее электрооборудование во всех помещениях.
Для облегчения этих работ проводку часто делают не по корпусу
непосредственно, а по прикрепленным к нему деревянным или
металлическим панелям. Панели крепят с помощью сварки к за-
кладным деталям или привертывают к анкерным болтам. Единич-
ные провода крепят к изоляторам, установленным на заранее
заделанных в бетон крюках или ножках.
§ 83. ИСПЫТАНИЯ И СДАЧА СУДОВ
Испытания — заключительный этап постройки судна. Испыта-
ния проводят в два этапа: швартовные и сдаточные. Кроме того,
в ряде случаев для головных и экспериментальных судов допол-
нительно испытывают прочность корпуса.
Содержание и последовательность испытаний на разных этапах
определяют специальными программами испытаний, которые раз-
рабатывают с учетом технических требований, предусмотренных
договором на постройку судна.
Швартовные испытания предусматривают проверку:
качества выполнения всех корпусных работ, отделки, монтажа
оборудования;
действия вспомогательных механизмов, судовых систем и уст-
ройств;
согласованности действия оборудования, установленного на
судне.
Приступая к проведению испытаний тех или иных механизмов,
устройств, аппаратов и т. д., проверяют всю документацию про-
межуточных приемов (паспорта и формуляры завода-изготовителя,
акты проверки монтажа на судне, акты гидравлических испыта-
328
ний), наличие запасных частей, инструкций, чертежей, описаний,
а также состояние помещений, в которых будут проходить испыта-
ния, главным образом их противопожарную безопасность.
Проверив готовность того или иного механизма, устройства,
системы к испытаниям и убедившись в их исправной работе, ма-
стер ОТК вызывает представителя заказчика, в присутствии кото-
рого проводят испытание согласно утвержденной программе. На
все оборудование, успешно прошедшее швартовные испытания,
представитель заказчика выдает верфи квитанцию, санкционирую-
щую его допуск к сдаточным испытаниям. Отдельные дефекты,
выявленные в ходе швартовных испытаний, устраняются верфью
до начала сдаточных испытаний.
Сдаточные испытания. Приемная комиссия в ходе сдаточных
испытаний:
1) рассматривает документацию всех испытаний и приемок,
выполненных контрольно-приемным аппаратом при постройке
судна, а также при проведении швартовных испытаний;
2) выявляет технические и эксплуатационные недочеты по-
строенного судна и решает вопрос о его приемке.
По результатам сдаточных испытаний приемная комиссия со-
ставляет приемно-сдаточный акт, после утверждения которого
судно переходит в собственность заказчика.
Испытания прочности корпуса головных и экспериментальных
судов проводят для того, чтобы проверить прочность корпуса судна
при экслуатационной нагрузке или нагрузке несколько большей,
а также правильность методики расчета тех или иных конструк-
ций и т. д.
Испытания прочности корпуса судна производят или на ста-
пеле, или на плаву, приняв на борт жидкий или твердый балласт.
Порядок проведения испытаний, замеряемые величины в про-
цессе испытаний (деформации, прогибы и т. п.) определяются
специальной программой, разрабатываемой ЦКБ — проектантом
судна.
Глава XIX
Ремонт железобетонных судов
§ 84. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВРЕЖДЕНИЙ И ДЕФЕКТОВ
ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СУДОВ
Со временем бетон корпуса железобетонного судна в усло-
виях эксплуатации становится прочнее. Износ железобетонных
корпусов практически отсутствует. Ремонт железобетонных кор-
пусов на реках сводится к устранению аварийных повреждений,
192 329
полученных при эксплуатации, или к ликвидации скрытых дефек-
тов, не обнаруженных и не исправленных при постройке судна.
К дефектам постройки можно отнести скрытые'раковины и тре-
щины, расслаивающиеся и шелушащиеся участки бетона.
В процессе эксплуатации нанесенные на палубу цементные по-
крытия, выполненные без соблюдения необходимых технологиче-
ских требований, истираются и пылят. При ударах такие покры-
тия легко раскалываются, отслаиваются и отделяются от основ-
ного бетона; то же наблюдается при некачественном нанесении
торкретбетона.
В процессе эксплуатации могут появиться участки основного
бетона, отслаивающегося при легких ударах и даже без ударных
нагрузок, в результате чего обнажается арматура. Причиной
такого явления обычно бывает плохой состав бетона или бетон,
замороженный в период твердения.
Как разрушается бетон стыка бортовых секций, замороженный
в период твердения, показано на рис. 132.
При небольшом замораживании бетона происходит частичная
потеря прочности, это обнаруживается не в момент постройки,
а в процессе эксплуатации. При ремонте такой бетон необходимо
полностью удалить и заменить новым, качественным.
Чаще всего встречающиеся повреждения железобетонных судов
следующие: проломы корпуса и нарушение креплений дельных
вещей, якорно-швартовных устройств, привальных брусьев, лее-
ров и пр. Все повреждения являются обычно следствием ударных
или динамических нагрузок.
Пробоина в обшивке борта железобетонного корпуса показана
на рис. 133. На рисунке видно, что при проломе со стороны, про-
тивоположйой удару, образуются большие отколы бетона, а арма-
тура сильно деформируется. Иногда проломы захватывают и бор-
товые шпангоуты.
Повреждения судовых устройств и дельных вещей сопровож-
даются нарушением их крепления к корпусу: кнехты вырываются
из корпуса вместе с крепящими их болтами или фундаментами,
леерные стойки гнутся и отрываются от корпуса. Аналогичные
повреждения наблюдаются в креплениях киповых планок, рымов,
стопоров и т. д. Бетонные фундаменты при повреждениях также
разрушаются. Особенно легко разрушаются бетонные и раствор-
ные подливки фундаментов. Часто повреждается привальный брус
и реже его крепления к корпусу.
Все перечисленные повреждения в большинстве случаев не
нарушают общей прочности корпусов, и после их устранения
судно не теряет эксплуатационных качеств. Случаи потери общей
прочности железобетонными судами очень редки. Причиной их
бывает резкое увеличинение общих изгибающих моментов в резуль-
тате неправильной постановки и подъема на слип, затопление
нескольких смежных отсеков корпуса в результате полученных
ззо
тона стыка бортовых секций корпуса де-
баркадера длиной 65 м.
331
больших пробоин, в некоторых случаях посадки на мель. При
большой жесткости железобетонных корпусов и сравнительно
малой их ударной прочности, аварии приводят лишь к местным
дефектам корпуса.
При зимнем отстое, когда отсутствует надлежащий уход за
судном, корпус иногда сдавливается льдами. В этих случаях по-
являются трещины в бортах, хорошо заметные изнутри корпуса.
Трещины, появляющиеся и в ребрах, и в обшивке, могут быть
водотечными.
Как следствие скрытых дефектов постройки или сильных уда-
ров во время эксплуатации в корпусах судов иногда замечаются
небольшие течи, темные пятна на бетоне, без видимых трещин
и проломов. На поверхности появляется белый налет извести —
результат фильтрации и выщелачивания бетона.
§ 85. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ РЕМОНТА
Ремонт повреждений железобетонных судов можно произво-
дить силами команды, не выводя судно из эксплуатации. Все виды
ремонта, за исключением заделки больших подводных пробоин,
могут быть выполнены подручными средствами. Материалы для
ремонта корпусов и необходимый инструмент входят в аварийное
снабжение железобетонных судов.
Для ремонта железобетонных судов применяют те же материалы,
что и при постройке. Все требования к материалам, необходимым
для приготовления бетона судна, полностью относятся и к бетону,
предназначенному для ремонта (см. раздел Б).
При аварийном ремонте допускается приготовление бетона
без специального анализа заполнителей и воды, необходимых
для приготовления бетона основного корпуса. Для этого пригоден
обычный речной песок с крупными зернами, без примесей ила
и пылевидных частиц. В качестве крупного заполнителя можно
использовать любой гранитный щебень или гравий, крупность
зерен которого не превышает 20—30 мм. -
Не допускается использовать в качестве крупного заполнителя
доломитовые и известняковые камни, щебенку красного и белого
силикатного кирпича. Если отсутствует подходящий крупный за-
полнитель, то его можно заменить хорошим крупным песком.
Для затворения бетона следует применять любую питьевую воду,
можно использовать и чистую речную воду без явных признаков
загрязнения маслами, кислотами, органическими и глинистыми
примесями. Всегда желательно применять для бетона свежий не-
лежалый цемент высоких марок. Подмоченный или пролежавший
более шести месяцев цемент для приготовления бетона не при-
годен. Запас цемента на судне необходимо периодически менять;
срок хранения его — не более трех-четырех месяцев. При этом
всегда следует запасать цемент высоких марок, упакованный
в мешки.
332
Составы бетона, способы приготовления, укладки и ухода за
бетоном, употребляемом при ремонте, полностью должны соответ-
ствовать применяемым при постройке судна.
На каждом железобетонном судне должна быть инструкция
по ремонту корпуса, в которой приводятся рекомендуемые со-
ставы бетонов. Для аварийной заделки, когда отсутствуют необ-
ходимые средства весовой дозировки и механизмы, бетон приго-
тавливают, пользуясь объемной дозировкой материалов. Приго-
товление бетона в таких случаях производят вручную на ровных
деревянных или металлических поддонах (щитах). Сначала укла-
дывают порцию цемента и порцию песка и тщательно перемеши-
вают лопатами или мастерками до получения однородной смеси.
В цементно-песчаную сухую смесь добавляют крупный запол-
нитель и смесь перемешивают вторично до получения однородного
состава. После этого в состав добавляют воду, смесь перемешивают
до получения бетона нужной консистенции.
Бетонные смеси густой консистенции, замешанные на неболь-
шом количестве воды, прочнее литых бетонов, приготовленных
на большом количестве воды, и не требуют тщательного ухода.
Литые бетоны и растворы менее прочны, требуют тщательного
ухода во время созревания, но отличаются повышенной удобо-
укладываемостью.
Ремонт (бетонирование) можно производить только при поло-
жительных наружных температурах. При температурах ниже
+5° С ремонт производить не разрешается; практически это не-
возможно, так кап уложенный бетон долго твердеет и не набирает
прочность, легко подвергается повреждениям и быстро заморажи-
вается. Бетонирование при отрицательных температурах можно
производить в исключительных случаях по специально разработан-
ной инструкции.
§ 86. РЕМОНТ ПРОБОИН КОРПУСА И УСТРАНЕНИЕ
ВОДОТЕЧНОСТИ
Ремонт пробоин железобетонных корпусов можно производить
на судоремонтных заводах и на месте эксплуатации судна. При
ремонте устраняют поступление воды через пробоину, а затем
производят необходимые арматурные, опалубочные и бетонные
работы. Поступление воды в корпус можно прекратить, подняв
судно на слип или поставив в док, а также кренованием или диф-
ферентовкой судна, подводкой кессонов или пластыря, с помощью
специальных щитов или подводного бетонирования. Выбор ме-
тода ремонта и устранения течи зависит от характера пробоины,
места нахождения ремонтируемого судна и наличия подручных
средств.
При подъеме железобетонного судна на слип или в док следует
точно наметить места установки стапельных тележек или киль-
333
блоков. Необходимо, чтобы они попадали под жесткие связи кор-
пуса: борта, поперечные или продольные переборки, полупереборки.
Не рекомендуется располагать тележки и кильблоки в пролете
балок набора. Перед тем, как поднять железобетонный корпус,
следует проверить уровень головок рельсов наклонных путей
и горизонтальность кильблоков, а также состояние всего слипа
или дока. Ввиду повышенной жесткости железобетонных корпу-
сов установка тележек или кильблоков на разной высоте может
привести к перелому всего корпуса или образованию пролома,
вмятины на корпусе — результат вдавливания тележки в корпус.
Подъем на слип и в док следует производить по специально
разработанной инструкции. При устранении бортовых пробоин
можно производить частичный подъем на слип — до выхода пов-
режденной части корпуса из воды.
При ремонте подводной части корпуса на слипе или в доке
тщательно обследуют подводную часть корпуса снаружи и от-
мечают все дефектные места: оголение арматуры, отколы бетона,
раковины, плохо заделанные во время эксплуатации пробоины
и т. п. Все водотечные и дефектные места следует заделывать сна-
ружи корпуса. Перед заделкой производят глубокую разделку
бетона снаружи корпуса, однако сквозная разделка обеспечивает
более надежную заделку и защиту арматуры от коррозии.
В зависимости от положения пробоины прекратить поступле-
ние воды через нее можно путем кренования или дифферентовки,
приняв балласт или подняв оконечность или борт плавучими кра-
нами. Чаще всего для устранения водотечности через пробоины
используют кессоны или специальные суда типа док — кессон
Демина. Подводку кессонов под железобетонные суда производят
теми же методами, что и под суда из других материалов. Конструк-
ция временных кессонов зависит от типа судна, места пробоины
и ее размеров. Установка кессона для ремонта днищевых про-
боин показана на рис. 134.
Кессон представляет собой прочный ящик без крышки, раз-
меры которого немного превышают размеры наружного щита опа-
лубки, необходимого для заделки пробоины. Стенки кессона сле-
дует изготавливать из шпунтованных досок и тщательно про-
конопачивать. По верхним краям стенок необходимо укрепить
по всему периметру мягкую подушку из резины или просмолен-
ной пакли.
Кессон устанавливают против пробоины при помощи двух или
четырех тросов, пропущенных под днищем; причем ходовой конец,
закрепленный к передней стенке ящика, выбирают, а другой
конец, прикрепленный к задней стенке ящика, при этом ослаб-
ляют. При подводке кессон заливают водой и дополнительно уве-
личивают его вес за счет приема груза (удобно в качестве груза
использовать цепи). Установленный на место кессон крепят тро-
сами к устройствам на палубе, груз убирают и откачивают воду
334
Рис. 134. Кессон-ящик для ремонта пробоины днища.
/ — кессон; 2 — тросы; 3 — прижимной брус; 4 — опалубочный щит:
S — обшивка днища; 6 — шланг для откачки воды.
Рис. 135. Ящик (кессон) для ремонта пробоины в скуловой
части днища.
1 — кессон; 2 —мягкая обивка (пакля, войлок или кошма, обши-
тые брезентом); 3 —приемный шлаиг для откачки воды из кессона;
4 — опалубочный щит; 5 — брус; 6 — прижимной брус; 7—прово-
лочная скрутка; 8—днище; 9— борт.
335
из кессона и одновременно из корпуса. Имеющиеся течи в местах
прилегания кессона к корпусу устраняют путем конопатки паклей.
Для устранения бортовых пробоин, находящихся ниже ватер-
линии, применяют кессон, показанный на рис. 135.
Рис. 136. Конструкция щитов и пластырей для ликвидации течи: а — щит с мяг-
кой обшивкой; б — пластырь брезентовый; в — пластырь с мягкой обшивкой
по контуру и с брусками жесткости.
/ _ доски щита; 2 — деревянные бруски; 3 — мягкая обивка; 4 — брезент, прикрываю-
щий слой войлока; 5 — концы троса.
Щит с мягкой обшивкой и пластыри, применяемые для заводки
под корпус судна и ликвидации течи, изображены на рис. 136.
Щит, устанавливаемый изнутри, показан на рис. 137.
Установка кессонов, щитов и пластыря нередко бывает затруд-
нена наличием в подводной части посторонних предметов, высту-
пов и других неровностей, препятствующих их плотному прилега-
нию к корпусу. В этих случаях для их установки привлекают
водолазов.
Для ремонта пробоин, расположенных выше ватерлинии, при-
меняют простые щиты: их закрепляют к корпусу с помощью
сквозных болтов или скруток. Такие щиты одновременно служат
и опалубкой при бетонировании.
336
Установка таких щитов и их конструкция показаны на рис. 138.
В качестве временных мер по ремонту, а также в целях умень-
шения поступления воды через пробоину (создания условий для
откачки воды из отсека) применяют также бетонирование в за-
топленном отсеке. Укладку бетона в этом случае производят с по-
мощью брезентовых, тщательно просмоленных мешков, наполнен-
ных бетоном и завязанных особым способом, что позволяет про-
изводить опорожнение мешков с бетоном после того, как их опу-
стили в воду.
Этот способ можно приме-
нять при заделке небольших
пробоин, когда для ликви-
дации пробоины достаточно
одного мешка бетона. Если же
укладывать несколько меш-
ков, то бетон будет расслаи-
ваться, и его отдельные пор-
ции будут непрочно соедине-
ны, так как между порциями
осаждается муть, состоящая
из свободной извести, кото-
рая выщелачивается водой из
цементного раствора. После
Рис. 137. Установка временного щита
изнутри корпуса на подводную пробоину
борта.
1 — щит; 2 — мягкая обивка щита; 3—упор.
того, как откачают воду из
отсека и установят щит, этот
бетон удаляют или наклады-
вают на него уже в сухом
отсеке новый слой бетона.
Когда прекратится поступление воды в отсек судна и отсек
осушат, производят заделку пробоины, расположенной ниже ватер-
линии. Удаляют поврежденные куски бетона, кромки бетона на-
секают до здорового чистого бетона. Погнутую арматуру выправ-
ляют. Неподдающуюся правке арматуру разрезают и соединяют
с помощью накладок обычным способом (рис. 139).
Перед укладкой бетона кромки пробоины и опалубочные щиты
очищают от грязи, мусора и промывают чистой водой. Небольшие
пробоины заделывают цементно-песчаным раствором.
Укладываемый бетон или раствор уплотняют с помощью вибра-
торов (или штыкуют металлическими стержнями) и утрамбовы-
вают.
В ремонтно-эксплуатационных базах бетон следует уплотнять
вибраторами. После уплотнения поверхность бетона пробоин
днища и палубы выравнивают и заглаживают. Для ускорения
твердения бетона пробоин и дефектных мест рекомендуется при-
менять бетоны на быстротвердеющем портланд-цементе (БТЦ)
и гипсоглиноземистом расширяющемся цементе высоких марок;
целесообразно также прогревать бетон, укрывая отремонтирован-
22 Н. М. Егоров и др.
337
ные места брезентом или деревянными ящиками и обеспечивая
достаточную влажность на период твердения бетона. Бетон сле-
дует прогревать влажным паром. Режимы прогрева бетона должны
быть такими же, как и для ускорения твердения и созревания
бетона при постройке судна.
Бетон заделок на гипсоглиноземистом расширяющемся це-
менте не пропаривают. Через
четыре часа с момента окончания
укладки бетона опалубку сни-
мают и бетон обильно поливают
водой в течение трех суток.
Твердение бетона, использо-
ванного для ремонта пробоин и
Вид снаружи судна
б) Вид сверху
Вид снизу
Рис. 138. Установка опалубки для ремонта пробоин: а — в борту; б — в палубе.
/ — плита борта; 2 — наружный прямой щит опалубки; 3 — внутренний наклонный
щит опалубки; 4 — ребра наружного щита; 5 — ребра внутреннего щита; 6 — нижний
брусок внутреннего щита; 7 — прижимные бруски; 8 — войлочные прокладки; 9 — стяж-
ной болт; 10 — плита палубы; 11 — щит; 12 — ребра щита; 13 — подкладки под бруски.
дефектных мест, должно происходить при положительной темпера-
туре и высокой влажности до приобретения им проектной проч-
ности. Уход за бетоном следует осуществлять по тем же правилам,
что и при постройке корпуса.
Бетон начинают укрывать и поливать не позднее, чем через 10—
12 час. после окончания укладки бетона, а в жаркую и ветреную
погоду бетон защищают от действия солнца и ветра не позднее,
чем через два-три часа после окончания укладки.
На палубе бетон укрывают ровным слоем песка толщиной 2—
3 см. Песок можно заменить опилками (слой толщиной 5 см) или
каким-либо другим влагоемким материалом. Бетон днища, взамен
поливки, рекомендуется заливать слоем воды 2—5 см через 15—
24 часа после укладки бетона в зависимости от температуры воз-
духа и омывающей корпус воды. При температуре воздуха ниже
338
сварки l = eOd,
со сваркой I = ttd
Рис. 139. Соединение арматуры в пробоине
борта с помощью накладок.
+5° С поливку не производят. До окончания твердения бетона
всякие работы в отсеках вблизи пробоины, способные вызвать
сотрясение бетона, допускать не следует.
Распалубку забетонированных пробоин необходимо произ-
водить в следующие сроки: при средней температуре окружаю-
щего воздуха, а для пробоин в подводной части корпуса и при
средней температуре омывающей корпус воды, сутки:
5°—15;
10—15° — 10;
20—25° — 7;
30—35° — 5.
Распалубку следует про-
изводить без резких ударов,
в результате которых может
возникнуть повреждение бето-
на. После распалубки имею-
щиеся на поверхности бетона
дефекты (каверны, расслое-
ния бетона, трещины) необ-
ходимо устранить.
Для устранения фильтра-
ции или небольшой течи в под-
водной части корпуса нередко
производят бетонирование во-
дотечного места без постанов-
ки наружного щита. Фильт-
рацию и небольшую водотеч-
ность ликвидируют путем затирки цементного дефектного места,
а затем накладывают бетон. С водотечного места снимают
поверхностную пленку бетона стальным скребком, прочищают
проволочной щеткой, промывают. На водотечное место насыпают
порцию цемента и затирают. На намокнувший слой цемента на-
сыпают еще порцию цемента и затирают; эти операции повторяют
несколько раз — до прекращения фильтрации. Величина порции
цемента зависит от интенсивности фильтрации. При большой
интенсивности фильтрации вес порции цемента составляет не-
сколько килограммов, при малой фильтрации — около одного
килограмма. Для ускорения твердения в этих случаях применяют,
наряду с другими ускорителями твердения, жидкое стекло.
Небольшие течи можно устранять с помощью установки цемент-
ных заглушек, перед этим водотечное место очищают от поверх-
ностной пленки и промывают чистой водой. В ящик, величина
которого зависит от величины водотечного места, насыпают до-
верху цемент. Ящик с цементом опрокидывают на водотечное
место. С помощью упора ящик плотно прижимают к днищу.
22*
339
После устранения течи дефектное место бетонируют поверх цемент-
ной заглушки.
В тех случаях, когда вода идет через раковину и раковина
небольшая, для устранения течи перед затиркой и бетонированием
забивают деревянный клинышек.
Во избежание размыва бетона применяют дренаж. На водо-
течное место устанавливают трубку. Около трубки производят
бетонирование и тем самым уменьшают водотечность и направ-
ляют воду в трубку. Поврежденное место вместе с трубкой по-
крывают бетоном, обеспечивая сток воды через трубку. После
затвердения бетона и приобретения им необходимой прочности
трубку вынимают, а оставшееся после нее отверстие бетони-
руют.
Несквозные трещины в надводной части корпуса рассекают
до крепкого бетона, очищают стальной щеткой, промывают водой
и после этого заделывают цементно-песчаным раствором.
Трещины сквозные в надводной части корпуса разделывают
насквозь и для заделки с одной стороны ставят опалубку на про-
волочных скрутках.
Участки корпуса судна с разрушенным защитным слоем ар-
матуры тщательно насекают, полностью удаляют с них старый
отслаивающийся бетон, прочищают это место стальной щеткой,
промывают и заделывают цементно-песчаным раствором или
торкретом. Уход за уложенным раствором следует выполнять по
тем же правилам, что и за бетоном пробоин.
.Для заделки трещин, раковин, фильтрирующих мест, вос-
становления защитного слоя арматуры применяют также спе-
циальные мастики типа пластбетонов на эпоксидных смолах.
При заделке мастиками на эпоксидных смолах бетон тщательно
очищают, просушивают и протирают ацетоном. Заделку произ-
водят при температуре 20° С. Перед заделкой бетон подогревают
и поддерживают его при такой температуре во время отвердевания
мастики.
Мастики наносят разными способами в зависимости от харак-
тера повреждения и места укладки. Для ликвидации трещин и ра-
ковин в бетоне применяют инъецирование мастик. При ремонте
вертикальных и наклонных поверхностей мастику наносят методом
шпаклевки, при ремонте горизонтальных—шпаклевкой или на-
ливом. Нанесение мастик на бетонные поверхности производят
не только с целью устранения повреждения или ликвидации де-
фектных мест, но и для улучшения поверхности: повышения ее
прочности на истирание, декоративной отделки, защиты от агрес-
сивной среды и т. п.
В соответствии с целевым назначением применяют мастики
различных составов. Составы мастик на эпоксидных смолах ЭД-5
и ЭД-6 с различными отвердителями, пластификаторами и напол-.
нителями даны в табл. 55.
340
Составы мастик для ремонта бетона
Номера мастик о 100 20 ОО о 300 1
ф 100 20 00 о 300 ОО
00 100 °о 1 1 00 00 1 1 о CN
С" 100 ОО 1 1 00 00 1 1 О
<£> 100 2 1 1 00 00 1 1 ю
100 1 1 2 1 1 1 о о
100 20 2 1 8 S I
со 100 20 2 1 ! 300 1
04 100 20 ° 1 - 150 1
100 30 2 I 150 1
Составляющие материалы Эпоксидная смола ЭД-5 Эпоксидная смола ЭД-6 Дибутилфтал ат Полиэфиракрилат Полиэфир Полиэтиленполиамин Гексаметилендиамин Портланд-цемент Кварцевый песок (сито 0,63) Ацетон
Назначение Связующие Пластификаторы Отвердители Наполнители Растворитель
341
Составы 5—8 можно рекомендовать для инъецирования в тре-
щины и раковины, составы 1—4 — для шпаклевки вертикальных
и наклонных поверхностей, составы 3, 10 — для горизонтальных
поверхностей. Четких границ их применения не установлено.
Мастики приготавливают следующим способом.
В чистой и сухой посуде смешивают необходимое количество
смолы ЭД-5 (ЭД-6) с пластификатором — дибутилфтал атом (поли-
эфиракрилатом или полиэфиром). Смесь приготовляют непосред-
ственно перед употреблением. В тщательно перемешанную смесь
добавляют отвердитель — полйэтиленполиамин (гексаметилен-
диамин) и смешивают в течение 3—5 мин. Затем в смесь вводят
наполнитель — цемент (молотый кварц, мелкий песок) и эту смесь
перемешивают 10—12 мин.
Нарушение дозировки составляющих мастики резко сказывается
на ее качестве (адгезии к бетону, прочности). Наполнитель, в ос-
новном, определяет вязкость мастики и уменьшает расход дорогой
и дефицитной смолы.
Готовая мастика должна быть употреблена в дело в течение
примерно двух часов. При большей продолжительности хранения
мастика густеет и делается не пригодной к употреблению. Учиты-
вая это, мастику следует приготавливать порциями 1—2 кг.
Мастику наносят на поверхности деревянным шпателем или
мастерком.
После окончания работ инструмент и посуда, в которой при-
готавливали мастику, следует тщательно очистить и вымыть.
Учитывая токсические свойства эпоксидной смолы (при при-
готовлении, особенно при подогревании ее, выделяются вредные
для здоровья человека вещества), работать с мастиками необхо-
димо в хорошо вентилируемом помещении, в резиновых перчат-
ках, соблюдая все необходимые требования по технике безопас-
ности.
Полное отверждение мастики при положительной температуре
15—20° С происходит за двое-трое суток. Ускорения отверждения
можно добиться путем подогрева (до 60—80° С). Полная полиме-
ризация может в этом случае наступить через 5—6 час. Во время
твердения мастик следует поддерживать необходимую темпера-
туру, они должны быть защищены от солнца и попадания влаги.
§ 87. РЕМОНТ КРЕПЛЕНИЙ К КОРПУСУ ДЕЛЬНЫХ ВЕЩЕЙ
И СУДОВЫХ УСТРОЙСТВ
На железобетонных корпусах чаще всего наблюдается повреж-
дение креплений различных устройств в результате чрезмерных
нагружений при ударах и навале швартующихся судов.
При отрыве кнехта от палубы или разрушении бетона под
ним ремонт производят следующим образом. Кнехт снимают,,
разрушенный бетон удаляют, погнутую арматуру правят, а пор-
342
343
ванную соединяют накладками. Диаметр накладок должен быть
не менее диаметра порванной арматуры. Соединение с арматурой
производят теми же способами и с соблюдением тех же правил, что
и при постройке судна. Бетон палубы на месте установки фунда-
мента следует насекать и очищать стальной щеткой. Из трюма ставят
опалубочный щит и крепят его упорными стойками или с помощью
скруток (рис. 140). Для образования бетонного фундамента уста-
навливают опалубку, для образования отверстий под болты в па-
лубе вставляют деревянные пробки. Установку пробок производят
по шаблону, снятому с основания кнехта. Пробки крепят на щите
опалубки.
Перед укладкой свежего бетона опалубку и бетон в месте
установки кнехта промывают чистой водой. Укладку бетона сле-
дует производить с помощью вибрации или трамбовки. Уложенный
на место бетон необходимо выровнять и загладить. Уход за бетоном
осуществляют по тем же правилам, что и при постройке корпуса.
После того как снята опалубка, деревянные пробки выбивают
или высверливают. На подготовленное место кнехт крепят к па-
лубе болтами, подставляя деревянные подушки сверху на фунда-
мент и снизу к палубе, со стороны трюма.
При вырывании кнехта вместе с закладной деталью, с помощью
которой кнехт крепят к корпусу, фундамент и закладную деталь
убирают и кнехт крепят к палубе болтами.
Ремонт повреждения буксирного клюза, к-иповой планки,
винтового стопора или шпиля производят так же, как ремонт
крепления при отрыве кнехта.
Вырванную из палубы скобу цепного стопора якорной цепи
можно поставить на место по способу, показанному на рис. 141.
Если вырваны закладные детали крепления привального бруса
или закладные детали крепления якорной цепи в корпусе, то их
заменяют на болтовые, а места пропуска болтов бетонируют.
Оторванную закладную деталь стойки леерного ограждения
можно поставить на место после удаления разрушенного бетона,
а затем приварить ее к арматуре и забетонировать (рис. 142).
Если анкеровка закладной детали леерной стойки не обеспечивает
надежного крепления стойки к палубе, ее устанавливают и крепят
с помощью шпильки. В этом случае закладную деталь от стойки
отрезают, к нижнему концу стойки привариваютфланец с приварен-
ной к нему шпилькой, в палубе пробивают отверстие для пропуска
шпильки. В трюме на шпильку наворачивают гайку, на которую
устанавливают деревянную прокладку, а затем — шайбу (см.
рис. 142). Такое крепление следует считать временным. При
ремонте на базе временно закрепленные дельные вещи и устрой-
ства устанавливаются капитально.
Глава XX
Техника безопасности при постройке
железобетонных судов
§ 88. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
При постройке железобетонных судов следует руководство-
ваться требованиями техники безопасности, изложенными в «Спра-
вочнике по технике безопасности и промышленной санитарии»
(Судпромгиз, 1964) и в «Правилах техники безопасности и произ-
водственной санитарии на заводах и заводских полигонах железо-
бетонных изделий» (Госстройиздат, 1958), а также указаниями
по технике безопасности, изложенными в инструкциях об исполь-
зовании оборудования, технологической оснастки и специального
инструмента.
Административный и технический персонал верфи должен
хорошо знать действующие правила техники безопасности и про-
мышленной санитарии и обеспечивать их строгое соблюдение
в процессе производства.
Одно из важнейших условий техники безопасности на любом
производственном участке и рабочем месте — профилактика (пре-
дупреждение) несчастных случаев. Перед началом любой работы,
особенно когда выполнение ее связано с риском для жизни, мастер
должен провести инструктаж и предварительное ознакомление
каждого участника с условиями предстоящей работы.
Ответственность за соблюдение требований техники безо-
пасности и промышленной санитарии возлагается на администра-
цию верфей — на директоров, главных инженеров, начальников
участков и руководителей отдельных участков работ.
Соблюдение действующих правил техники безопасности и про-
мышленной санитарии контролируется технической инспекцией
Совета профессиональных союзов, обслуживающей верфь, а также
комиссией охраны труда заводского комитета и общественными
инспекторами в профгруппах.
§ 89. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ
АРМАТУРНЫХ РАБОТ
Обработку арматурной стали, изготовление арматурных узлов
и секций необходимо производить только на исправном оборудо-
вании и технологической оснастке.
Открытые части движущихся деталей станков следует ограж-
дать сплошными металлическими кожухами независимо от высоты
расположения деталей и скорости их движения.
345
Пол вокруг станков и оборудования должен быть ровным,
нескользким, нетеплопроводным. Все углубления в полах необхо-
димо плотно и прочно закрыть или оградить.
При обработке длинномерных деталей их части, выступающие
за пределы станков, следует ограждать надежными предохрани-
тельными приспособлениями.
Для удаления металлической пыли и ржавчины, скапливаю-
щихся при резке, правке и чистке металла, к станкам необходимо
подводить вентиляционные раструбы. Сдувать пыль с обрабаты-
ваемых деталей, оборудования и рабочих мест сжатым воздухом
воспрещается.
При проектировании технологических схем производства арма-
турных работ следует принимать схемы, исключающие пересе-
чение потоков движения деталей, что обеспечит безопасность работ.
Оборудование для обработки арматурной стали — правильно-
отрезные и гибочные станки, сварочные машины и пр. следует
устанавливать на отдельных фундаментах и крепить к ним анкер-
ными болтами.
Расстояние между станками должно быть не менее 0,8 м. Про-
ходы и проезды внутри цеха должны быть четко обозначены белыми
линиями и не должны загромождаться никакими предметами.
Вертушки для крепления бухт арматуры при правке на пра-
вйльно-отрезных станках следует устанавливать на расстоянии
1,5—0,2 м от барабана, на высоте не более 50 см от пола. Для пре-
дупреждения несчастных случаев при окончании размотки бухты
катанки между вертушкой и правйльным барабаном необходимо
устанавливать металлический футляр, ограничивающий движение
прутка катанки.
Направлять концы выправляемой арматуры в тянущие ролики
станка можно только при выключенном двигателе.
Нарезанные арматурные стержни следует укладывать на
специальные стеллажи; складывать их в проходах между станками
воспрещается.
Корпус ручного электроинструмента необходимо заземлять
и хорошо изолировать.
При арматурно-сварочном цехе должны быть инструментально-
раздаточные кладовые, оборудованные устройствами для проверки
исправности ручных пневматических и электрических инстру-
ментов, газовых и воздушных шлангов и электроприводов.
Молотки и кувалды следует плотно заклинивать стальным
заершенным клином на деревянной ручке из твердых и вязких
пород сухого дерева (клен, молодой дуб, рябина).
Электроды точечных и стыковых сварочных машин необходимо
периодически зачищать. Запрещается производить зачистку
электродов при включенном аппарате.
Контакты прерывателей сварочных машин следует зачищать
не реже одного раза в два-три дня.
346
Все части сварочных машин, находящиеся под первичным на-
пряжением, необходимо закрыть кожухом. Запрещается пере-
ключать перемычки трансформатора машины при включенном
рубильнике.
Все электросварочные машины необходимо снабжать пуско-
выми и регулирующими реостатами, а также измерительными при-
борами, дающими возможность непрерывно контролировать ра-
боту всех частей установки.
Работа на точечных сварочных машинах без защитных очков,
рукавиц и фартука не разрешается. У сварочной машины под
нижним электродом следует устанавливать щиток, предохраняю-
щий сварщика от попадания искр.
Для защиты лица и глаз во время ручной электросварки каж-
дый рабочий, производящий электросварку или прихватку,
должен быть снабжен щитком или шлемом с защитными стеклами;
другие рабочие, работающие с электросварщиками, должны иметь
очки с защитными стеклами.
До начала и после окончания работы дежурный монтер должен
осмотреть все электросварочное оборудование.
При/жончании работы и при уходе на обеденный перерыв сва-
рочные провода следует обесточить, а кислородные и ацетиленовые
шланги отключить от магистралей или баллонов.
К производству работ с использованием сварочного и газо-
резательного оборудования допускаются только лица, сдавшие
экзамен и получившие соответствующее удостоверение.
§ 90. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ
БЕТОННЫХ РАБОТ
Работа у дробильных установок. Подача материалов в дро-
билку должна быть механизирована. Во время работы дробилок
не разрешается находиться на решетке, регулировать зев дробилки
и подтягивать регулирующие пружины.
Рабочие у дробилки должны работать в защитных очках.
Очистку дробилок от случайно попавших предметов и завалов
необходимо производить только при полной остановке машины
и выключенном моторе.
Пускать дробилки и связанные с ними механизмы можно лишь
с разрешения сменного мастера и только после установленного
сигнала. Каждая дробильная установка должна быть оборудована
хорошо слышимой звуковой сигнализацией.
Работа у бункеров. Лазы бункеров следует устраивать в сто-
роне от проходов. Лазы должны иметь крышки, закрывающиеся
на замок, ключ от которого должен храниться у сменного мастера.
Работа в бункерах допускается только с разрешения началь-
ника цеха, и ее выполняют под наблюдением мастера. Спускаться
в бункер без предохранительного пояса, укрепленного на веревке,
347
запрещается. При работе в бункере выпуск и подача материала
должна быть прекращена. Рабочему категорически запрещается
находиться над течкой питателя.
Работа у элеваторов. Шахты элеваторов необходимо изготов-
лять из железобетона или дерева и обшивать листовым железом.
Люки шахт должны закрываться герметически.
Запрещается останавливать элеватор при подаче в него мате-
риала и при загруженных ковшах. Приямки элеватора необходимо
постоянно содержать в чистоте.
Для наблюдения за работой и своевременного выявления
обрыва цепей элеваторы следует оборудовать сигнализирующими
устройствами.
Во время ремонта элеваторов на рубильниках, включающих
электродвигатели, необходимо вывешивать предупредительные
знаки.
При транспортировании пылевыделяющих материалов шахта
элеваторов должна находиться под постоянным разряжением
(подключена к системе аспирации). Кожухи и течки элеваторов
следует тщательно уплотнять.
Работа у шнеков. Запрещается работа шнека при открытых
или неисправных крышках, а также при неудовлетворительном
их уплотнении.
Шнеки должны быть закрыты металлическими кожухами.
Если винты шнека задевают за дно или боковые стенки кожуха,
его эксплуатация воспрещается.
Работа на складах цемента. Мешки с цементом на складах
следует укладывать в штабеля в 3—4 уступа в перевязку, соблю-
дая уклон внутрь (пирамидально).
Заваливать ряды при выборе мешков из штабелей категори-
чески запрещается.
При хранении цемента в силосах верх их по всей окружности
должен быть обнесен прочными и устойчивыми ограждениями высо-
той не менее 1м.
Лазовые люки силосов следует закрывать на замок, ключ от
которого должен храниться у сменного мастера.
Цемент из силосов необходимо насыпать механизированным
способом. Ручная насыпка допускается, как исключение, при
зачистке «мертвых» остатков в силосах.
Запрещается входить в силос снизу, когда в нем лежит цемент
слоем выше 1 м, а также в том случае, если цемент лежит на ко-
зырьках и навесах. Запрещается работать в силосе под отвесной
стенкой цемента. Обрушивать цемент разрешается только сверху.
Работа на складах заполнителей. Во время разгрузки запол-
нителей с платформ при открывании и закрывании бортов рабочие
должны находиться с торца открываемого борта.
При разгрузке заполнителей грейферными кранами, экска-
ваторами и т. п. люди не должны находиться в зоне работы машин.
348
Отверстия для подачи материалов на склад в верхних гале-
реях, оборудованных транспортерами, должны иметь наглухо
укрепленные решетки.
Работа у бетономешалок. Для уменьшения пыления при
загрузке бетономешалки над воронкой выдачи бетона необходимо
устанавливать вытяжной зонт, подключенный к системе аспирации.
Воспрещается касаться руками смесительного барабана во
время его вращения.
Не разрешается производить выгрузку бетонной смеси вручную
во время работы бетономешалки.
Чтобы предупредить случайное включение бетономешалки во
время чистки, необходимо устанавливать вилки разрыва на элек-
трических цепях управления.
Изготовление железобетонных секций. Запрещается исполь-
зовать неисправные формы-матрицы и поддоны.
Перед укладкой бетонной смеси необходимо проверить пра-
вильность и надежность анкеровки закладных деталей под подъ-
емные приспособления.
Для равномерного распределения и уплотнения бетонной смеси
в форме следует применять устройства и инструменты, предохра-
няющие рабочих от вредного влияния вибрации.
Стоять на форме или на бетонной смеси при ее уплотнении,
а также на виброплощадке или раме формовочной машины во
время их работы категорически запрещается.
Категорически запрещается работать ручным виброинстру-
ментом, передающим вибрацию больше предельно допустимых
величин.
Чтобы уменьшить шум при работе виброформовочного агре-
гата, формы необходимо крепить на специальных амортизирую-
щих прокладках.
Перед ходовыми колесами виброформовочного агрегата не-
обходимо прикреплять защитные щитки.
Осмотр, чистку и ремонт вибромашин разрешается выполнять
при отключении электрических систем.
§ 91. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ НА СТАПЕЛЕ
Стапельные работы разрешается вести только на исправных,
прочно закрепленных лесах. Толщина настилов деревянных лесов
должна составлять не менее 50 мм. Настилы следует укладывать
без зазоров и прочно закреплять гвоздями или болтами к попереч-
ным балкам. На лесах должны быть предусмотрены бортовые
доски высотой не менее 150 мм для предотвращения падения
инструментов и других предметов. Высота леерных ограждений
должна составлять 1000—1200 мм. Трапы прочно прикреплены
к лесам с уклоном более 30—35°.
Изготовлять и ремонтировать леса, подмости и трапы должны
специальные рабочие во главе с мастером.
349
Настилы лесов, подмостей и трапы следует регулярно очищать
от мусора, грязи, снега, льда, а при гололедице — посыпать
песком.
К выполнению работ на высоких лесах, мачтах~и т. п. допу-
скаются только лица, прошедшие соответствующее медицинское
освидетельствование.
Запрещается оставлять и раскладывать на высоте (лесах,
крыше и т. п.) незакрепленный инструмент и крепежные мате-
риалы; по окончании работ их следует убирать.
Люки, горловины и вырезы на судне, не имеющие штатных
крышек, должны быть обнесены временными ограждениями из
стоек и поручней, надежно закрепленных к настилам.
При устройстве временных перекрытий больших люков и выре-
зов (для защиты от попадания атмосферных осадков в трюмы)
на палубах необходимо вывешивать анЩЛаги о запрещении хожде-
ния по перекрытиям.
Трапы схода в помещения должны быть прочно закреплены
постоянным или временным крепежом и иметь поручни.
Открытые крышки люков необходимо устанавливать на сто-
поры или упоры, удерживающие крышки в этом положении.
После пользования люком или горловиной их следует обязательно
закрывать крышками.
Категорически воспрещается выполнять огневые работы (газо-
резку, электросварку) в помещениях, где производят изоляционные
или малярные работы с применением огнеопасных материалов,
так как это может привести к пожару или взрыву. Перед тем,
как приступить к огневым работам, такие помещения необходимо
хорошо проветрить.
§ 92. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ТАКЕЛАЖНЫХ РАБОТАХ
Застропливание и расстроиливание деталей, секций и других
грузов, а также подачу сигналов крановщикам должны произ-
водить только лица, получившие удостоверение на право произ-
водства стропальных работ.
Все подъемно-транспортные устройства, приспособления и ин-
струмент для стропальных работ должны быть испытаны и иметь
клейма.
При перемещении секций краном находиться на них запре-
щается.
Перемещать грузы над людьми, а также проходить под под-
нятым грузом запрещается.
Подросткам от 16 до 18 лет и женщинам не разрешается пере-
носить груз, если его вес превышает 20 кг, или переносить груз
вдвоем, если его вес превышает 50 кг.
Переноска груза весом более 80 «г одним человеком запрещается.
350
Перемещать баллоны с газом (кислородом, ацетиленом и т. п.)
следует в специальных приспособлениях; переносить баллоны
на спине запрещается.
Опущенные грузы, например секции, устойчивость которых
вызывает сомнение, до отдачи стропов необходимо раскрепить
упорами и растяжками.
Находящиеся на поднимаемом грузе предметы следует удалить
или раскрепить.
По окончании работы или в перерыве запрещается оставлять
транспортируемый груз подвешенным.
Поднимать грузы подъемными механизмами при температуре
воздуха ниже — 25° С запрещается.
При силе ветра четыре балла и более поднимать грузы, например
секции, имеющие парусность, не разрешается.
ЛИТЕРАТУРА
Абросимов К. А., М и л ь т о А. А. иПасинский А. М. Техноло-
гия железобетонного судостроения. Л., «Судостроение», 1965.
Арапова А. С. Вибродомол цемента в железобетонном судостроении.
«Речной транспорт», 1962, № 7.
Арский Г. М. Ремонт и эксплуатация железобетонных судов. М., Речиз-
дат, 1945.
Безукладов В. Ф., Амельянович К- К-, Вербицкий В. А.,
Богоявленский Л. П. Корпуса судов из армоцемента. Л., «Судострое-
ние», 1968.
Бондурянский 3. П., Дьячков М. А. иМеламед Э. Е. Мор-
ские железобетонные суда (Проектирование корпуса). Л., «Судостроение», 1966.
Ваганов А. И. Исследование свойств керамзитобетона. М. — Л., Гос-
стройиздат, 1960.
Вопросы железобетонного судостроения. М., «Речной транспорт», 1962 (Труды
ГИИВТ, вып. 45).
Вопросы железобетонного и стального судостроения. Ч. 2. Горький, Волго-
Вятское книжное изд-во, 1966 (Труды ГИИВТ, вып. 69).
Голота Г. Ф. Сборщик железобетонных судов. Л., «Судостроение», 1965.
Давыдов В. В.,Маттес Н. В. иСиверцевИ. Н. Учебный спра-
вочник по прочности судов внутреннего плавания. М., «Речной транспорт», 1958.
Егоров Н. М. Технология постройки железобетонных судов. М., «Речной
транспорт», 1961.
Егоров Н. М. иЦветков Н. П. Надстройки дебаркадеров из легкого
железобетона. «Речной транспорт», 1960, № 11.
Инструкция по техническому наблюдению за постройкой и капитальным ре-
монтом судов внутреннего плавания. М., «Транспорт», 1966 (Речной Регистр
РСФСР).
Кравченко И. В. Расширяющиеся цементы. М., Госстройиздат, 1962.
Краткий справочник технолога-судостроителя. Л., Судпромгиз, 1963.
Кузьменко В. К-, Федоров Н. А. и Фрид Е. Г. Справочник
судового сборщика. Л., Судпромгиз, 1962.
Мурашев В. И., Сигалов Э. Е. и Б а й ков В. Н. Железобетонные
конструкции. М., Госстройиздат, 1962.
Правила постройки железобетонных судов внутреннего плавания. М., «Транс-
порт», 1966 (Речной Регистр РСФСР).
Правила постройки стальных судов внутреннего плавания. Ч. 2. Корпус.
М., «Транспорт», 1966 (Речной Регистр РСФСР).
Р ы б а л о в И. И. Применение быстротвердеющих цементов при строитель-
стве железобетонных судов. «Речной транспорт», 1960, № 11.
I959C ахновский К. В. Железобетонные конструкции. М., Госстройиздат,
Сергеев Д. Н. Ремонт и восстановление стальных судов железобетоном.
М. —Л., «Морской транспорт», 1946.
Сиверцев И. Н. Железобетонное судостроение. Л. — М., «Речной транс-
порт», 1959.
352
Сиверцев И. Н. Конструкция и устройство судов внутреннего плава-
ния. Ч. 3. Железобетонные суда. М., «Речной транспорт», 1963.
Сиверцев И. Н. Расчет и проектирование конструкций корпуса судов
внутреннего плавания. М., Речиздат, 1952.
Синотова В. Р. Применение струнобетона в судостроении. М., 1947
(Моск, филиал Морсудпроекта).
Справочник по производству сборных железобетонных изделий. Т. 1. М.,
Стройиздат, 1965.
Справочник проектировщика. Т. 5. Сборные железобетонные конструкции.
М., Госстройиздат, 1959.
Строительные нормы и правила. 4.1, раздел В. Вяжущие материалы и неорга-
нические добавки для бетонов и растворов (СН и П I-B. 2—62). М., Госстрой-
издат, 1962.
Строительные нормы и правила. 4.1, раздел В. Арматура для железобетонных
конструкций (СН и П I-B. 4—62). М., Госстройиздат, 1962.
Строительные нормы и правила. 4.2, раздел В, гл. 1. Бетонные и железобе-
тонные конструкции. Нормы проектирования (СН и П II-B.1—62). М., Госстрой-
издат, 1962.
23 Н. М. Егоров и др.
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие ....................................................... 3
РАЗДЕЛ А. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СУДАХ
ВНУТРЕННЕГО ПЛАВАНИЯ
Глава 1. Основные положения........................................ 5
§ 1. Особенности железобетонных судов ....................... —
§ 2. Область применения железобетона в речном судостроении 8
§ 3. Технико-экономические показатели речных железобетонных
судов....................................................... 12
§ 4. Документы, регламентирующие постройку железобетонных
судов внутреннего плавания ........................... 19
Глава II. Данные об основных типах железобетонных судов........... 21
§ 5. Дебаркадеры н понтоны ................................. 22
§ 6. Брандвахты и общежития................................. 39
§ 7. Плавучие перегружатели и краны ........................ 45
§ 8. Стояночные суда разного назначения ... 56
§ 9. Транспортные суда ..................................... 70
РАЗДЕЛ Б. МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ПОСТРОЙКИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СУДОВ
Глава III. Судостроительный бетон н материалы для его приготовления 72
§ 10. Основные положения .................................... —
§ II. Основные свойства судостроительных бетонов............. —
§ 12. Составляющие судостроительного бетона................. 82
Глава IV. Арматура судовых железобетонных конструкций ............ 88
§ 13. Классификация арматуры. Область применения............. —
§ 14. Арматура для обычного железобетона ................... 89
§ 15. Арматура для предварительно напряженного железобетона 93
§ 16. Арматура для армоцемента ............................. —
Глава V. Виды и свойства судостроительного железобетона........... 94
§ 17. Обычный (ненапряженный) железобетон в его основные свой-
ства ........................................................ —
§ 18. Усадка и ползучесть железобетона ...................... 97
§ 19. Предварительно напряженный железобетон................ 101
§ 20. Армоцемент ........................................... 104
354
РАЗДЕЛ В. КОНСТРУКЦИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СУДОВ
Глава VI. Основные положения..................................... 105
§ 21. Общие конструктивные требования _
§ 22. Форма корпуса......... ПО
§ 23. Системы набора корпуса 113
§ 24. Сварка арматуры...................................... 119
Глава VII. Обшивка железобетонных судов ......................... 128
§ 25. Толщина плит обшивки................................... —
§ 26. Армирование плит..................................... 129
§ 27. Пересечения плит..................................... 134
§ 28. Межсекцнонные соединения плит ................... • • 136
Глава VIIL Балки корпуса железобетонных судов.................... 142
§ 29. Форма сечения и размеры ............................... —
§ 30. Арматура балок ...................................... 145
§ 31. Узлы пересечений и межсекционные соединения балок ... 150
Глава IX. Обстройка корпуса. Надстройки.......................... 155
§ 32. Крепления к корпусу ................................... —
§ 33. Обстройка корпуса 162
§ 34. Защита обшивки и настилов ........................... 163
§ 35. Надстройки .......................................... 169
Глава X. Особенности конструкции судов из разновидностей железо-
бетона .................................................. 177
§ 36. Суда из предварительно напряженного железобетона ... —
§ 37. Конструкция судов из армоцемента..................... 184
РАЗДЕЛ Г. РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СУДОВ.
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Глааа XI. Общие положения расчета прочности судовых железобетонных
конструкций .................................................... 191
§ 38. Распределение внутренних усилий в сечении железобетонного
элемента и стадии напряженно-деформированного состояния- . . —
§39. Методы расчета прочности железобетонных конструкций . . . 197
§ 40. Внешние нагрузки .................................... 200
§ 41. Определение усилий и напряжений в связях корпуса . . . 206
§ 42. Расчетные характеристики материалов ................. 212
Глава XII. Проверка прочности элементов корпуса из обычного бетона 214
§ 43. Общий порядок проверки прочности. Условия прочности —
§ 44. Определение разрушающих усилий ...................... 218
§ 45. Проверка элементов корпуса на раскрытие трещин . . . 225
§ 46. Пример проверки прочности элементов корпуса.......... 230
Глава XIII. Расчет прочности элементов корпуса из армоцемента и пред-
варительно напряженного железобетона ........................... 240
§ 48. Расчет конструкций из предварительно напряженного же-
лезобетона .................................................... 243
23* 355
РАЗДЕЛ Д. ТЕХНОЛОГИЯ ПОСТРОЙКИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СУДОВ
Глава XIV. Структура верфей, методы и организация постройки желе-
зобетонных судов ................................................... 255
§ 49. Структура верфей железобетонного судостроения............. —
§ 50. Методы постройки железобетонных судов................... 257
§ 51. Организация работ при постройке железобетонных судов на
стапеле и способы формирования корпуса....................... 260
§ 52. Технико-экономические показатели постройки железобетон-
ных судов ................................................... 261
Глава XV. Изготовление арматурных конструкций....................... 263
§ 54. Изготовление арматурных сеток и сборка объемных арматур-
ных секций ................................................. -269
§ 55. Изготовление арматурных каркасов....................... 272
§ 56. Изготовление и установка закладных деталей............. 273
§ 57. Транспортировка и хранение арматурных конструкций . . . 274
§ 58. Обработка высокопрочной арматуры для изготовления пред-
варительно напряженных конструкций ............................ —
§ 59. Контроль качества арматурных работ .................... 277
Глава XVI. Изготовление железобетонных секций....................... 278 .
§ 60. Методы изготовления секций .............................. —
§ 61. Формы для изготовления секций и подготовка их к бетони-
рованию ..................................................... 279
§ 62. Расчет состава бетона ................................. 282
§ 63. Обработка заполнителей бетона ......................... 289
§ 64. Приготовление бетонной смеси .......................... 290
§ 65. Транспортировка, укладка, уплотнение бетонной смеси и от-
делка поверхности секций .................................... 293
§ 66. Ускорение твердения бетона............................. 297
§ 67. Съем секций с форм, обработка их монтажных кромок и
хранение секций ............................................. 298
§ 68. Контроль качества секций .............................. 299
Глава XVII. Стапельная постройка корпусов судов.................... 300
§ 69. Устройство стапеля и подготовка его к закладке судна ... —
§ 70. Разметочные и проверочные работы на стапеле......... 302
§ 71. Транспортировка и монтаж секций на стапеле.......... 308
§ 72. Арматурные и сварочные работы в монтажных соединениях
секций.................................................. —
§ 73. Омоноличивание монтажных соединений секций.......... 309
§ 74. Изготовление монолитных элементов корпуса судна .... 311
§ 75. Устранение дефектных мест........................... 315
§ 76. Изготовление надстроек................................ 316
§ 77. Испытание железобетонных судов на водонепроницаемость 317
§ 78. Контроль качества стапельных работ.................. 320
§ 79. Спуск судов на воду .................................. 322
Глава XVIII. Достроечные работы ................................... 323
§ 80. Общие положения ......................................... —
§ 81. Оборудование и отделка помещений...................... 324.
§ 82. Достроечно-монтажные работы............................ 327
§ 83. Испытания и сдача судов................................ 328
356
Глава XIX. Ремонт железобетонных судов .......................... 329
§ 84. Характеристика повреждений и дефектов железобетонных
судов............................................................ —
§ 85. Материалы для ремонта .................................. 332
§ 86. Ремонт пробоин корпуса и устранение водотечности . . . 333
§ 87. Ремонт креплений к корпусу дельных вещей и судовых уст-
ройств ........................................................ 342
Глава XX. Техника безопасности при постройке железобетонных судов 345
§ 88. Общие положения .......................................... —
§ 89. Техника безопасности при производстве арматурных работ —
§90. Техника безопасности при производстве бетонных работ,. . . 347
§91. Техника безопасности при работе на стапеле.............. 349
§ 92. Техника безопасности при такелажных работах........... 350
Литература ......................................................... 352