А.С. Зубарева Е.Н. Александров ФИБРОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА

Студент 4 курса 13 группы ИГЭС А.С. Зубарева
Научный руководитель –канд. техн. наук Е.Н. Александров
ФИБРОБЕТОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ ДЛЯ ОСВОЕНИЯ
ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА
Фибробетон как материал для конструкций тоннельных
обделок применяется более 20 лет. Дисперсное фибровое
армирование позволяет компенсировать главные недостатки
бетона - низкую прочность при растяжении и хрупкость
разрушения.
Фибробетон рекомендуется применять для изготовления
конструкций, в которых наиболее эффективно могут быть
использованы такие его свойства, как повышенная
трещиностойкость, ударная прочность, вязкость разрушения,
износостойкость, морозостойкость; пониженная усадка и
ползучесть; возможность использования более эффективных
конструктивных решений.
На данный момент реализованы следующие проекты [1]:
тоннели метро в Италии (1992) и Германии (1990-1996);
железнодорожные тоннели в Великобритании (2007) и
Испании; автодорожные тоннели в России (2012) и Австралии
(2011-2014); гидротехнические тоннели в Испании и США
(2005 -2012); восточный кабельный тоннель Сиднея,
Австралия (2011 -2015); и другие.
Нормативные
документы,
разработанные
на
сегодняшний день: ВСН 56-97 «Проектирование и основные
положения
технологий
производства
фибробетонных
конструкций»; СП 52-104-2006* «Сталефибробетонные
конструкции»;
СТО
11502704-001-2010
«Конструкции
фибробетонные с использованием полиолефиновых волокон
«ArmaFiber » для объектов транспортного строительства»;
СТО 35203022-001-2013 «Конструкции фибробетонные с
использованием
полиолефиновых
волокон
ЗМ
SCOTCHCASTTM
для
объектов
транспортного
строительства»; СТО НОСТРОЙ – 2013 «Освоение подземного
пространства. Конструкции транспортных тоннелей из
фибробетона. Правила проектирования и производства работ
(проект)».
Схема усилий и эпюра напряжений в сечении,
нормальном
к
продольной
оси
изгибаемого
сталефиброжелезобетонного
элемента
прямоугольного
сечения, при его расчете по прочности [2] приведена на рис.1.
Рис.1. Схема усилий и эпюра напряжений в нормальном сечении.
Расчет по прочности сечений изгибаемых элементов
производят из условия
M  M ult ,
где M ult - предельный изгибающий момент, который может
воспринять сечение элемента.
Значение предельного изгибающего момента M ult для
изгибаемых сталефиброжелебетонных элементов
прямоугольного сечения при    R определяют по формуле:
M ult  R fbbx(h0  0,5 x)  Rsc As (h0  a)  R fbtb(h  x)0,5(h  x  2a)
Ниже, представлен расчёт по уменьшению толщины обделки
автодорожного тоннеля с 500 мм до 350 м.
Эпюра изгибающих
представлена на рис.2.
моментов
в
обделке
тоннеля
Рис.2. Эпюра изгибающих моментов в обделке тоннеля
Результаты расчетов представлены в таблице.
Усилия
Толщина
Арматура
Материал
обделки, M,
N,
класса А400
см
кНм кН
Бетон
500
35 3600 5Ø20 А400
Бетон
350
35 3600 5Ø20 А400
Фибробетон
350
35 3600 5Ø20 А400
Nult 
M ult
,
e
кН
4725
3260
3952
Анализ полученных результатов показывает, что
уменьшить толщину обделки с 500мм до 350 мм при одном и
том же армировании - Ø20 А400 с шагом 200 мм возможно с
применением фибробетона класса В30 при расходе стальной
фибры 60 кг /м3.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1.
Свод правил СП 52-104-2006 «Сталефибробетонные
конструкции». М., 2007. 89 c.
2.
Стандарт организации СТО НОСТРОЙ. Освоение
подземного
пространства.
Конструкции
транспортных
тоннелей из
фибробетона. Правила проектирования и
производства работ (проект). М., 2013. 205 c.