Железобетонные суда

Железобетонные суда

ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ СУДА, суда, корпус которых сооружен из железобетона.

Железобетонные суда до 1915 года были построены отдельными единицами почти во всех странах, включая Турцию и Китай. В 1915 году, вследствие огромной нужды в тоннаже, недостатка стали и возможности быстрой постройки железобетонных судов, все страны начали лихорадочно их строить и развивали это судостроение до начала 1919 года. Эти работы проводились в Америке, Англии, Италии, Германии, Франции, Норвегии, Швеции, Дании и Голландии. По неполным данным, общая грузоподъемность железобетонных судов, выстроенных за этот период, превышает 600000 т при числе единиц более 1000. Были построены следующие типы судов: моторные баркасы, рыболовные суда, самоходные паромы для перевозки поездов, баржи для угля, соли, нефти, морские буксиры, суда малого каботажа и океанские суда водоизмещением до 8000 т. После окончания войны 1914—18 гг. усиленная постройка железобетонных судов прекратилась; только Италия, проведшая в 1926 году закон о премировании заказчиков железобетонных судов в размере от 8 до 10% стоимости этих судов, продолжает последовательно развивать это дело. Помимо депрессии промышленности и отпадения стимулов, вызвавших к жизни железобетонное судостроение, можно указать 4 основные причины затухания этого дела: 1) отсутствие специальных норм для постройки железобетонных судов, 2) отсутствие опытного личного состава, 3) предубеждение против железобетона вследствие новизны дела, 4) отсутствие производственного опыта.

В СССР первый серьезный опыт был проделан Ленинградским судотрестом; с 1925 года за три года им выстроено: самоходный паром на 20 вагонов, две баржи, понтон для больших паровых копров, грязеотвозная шаланда, четыре дебаркадера и две секции трехсекционного дока (общей грузоподъемностью в 6000 т). Итоги трехлетней работы привели к заключению о целесообразности постройки железобетонных судов и возможности понизить вес железобетонных судов против заграничных.

Конструкция железобетонных судов (см. фиг.) аналогична с конструкцией железного судна и состоит из продольных и поперечных балок (стрингеров, шпангоутов, карленгсов) и плит (обшивки).

Конструкция железобетонных судов

Толщина плит обычно колеблется в пределах от 25 до 70 мм; ширина балок - от 70 до 150 мм, высота - от 100 до 600 мм. Кубатура плит и балок зависит от общей кубатуры железобетона и варьирует для плит в пределах 40—50%, а для балок 50—60% последней; содержание железа на 1 м3 железобетона составляет от 275 до 450 кг; обычно количество железа в плитах в 2—3 раза меньше, чем в балках. Диаметр железа - от 6 до 25 мм. Расстояние между шпангоутами берется в заграничной практике от 250 до 750 мм, в русской - от 700 до 1000 мм (в последних конструкциях доходит до 5 м). Назначение отдельных частей арматуры то же, что и в гражданских сооружениях. Нужно только иметь в виду, что в железобетонных судах армируются, вследствие знакопеременности нагрузки, обе зоны напряжений; особенно развита арматура, воспринимающая главные растягивающие напряжения, в виду их большого значения. В отличие от железного судостроения, стесненного в выборе профилей, железобетонное судостроение располагает широкими возможностями в смысле форм и размеров.

Расчет железобетонных судов в отношении определения действующих сил ничем не отличается от расчета железного судна; добиваются только большей точности при определении усилий, особенно в тех случаях, когда требуется максимальная экономия железа без уменьшения прочности. Подбор сечений ведется, как в гражданских сооружениях, но производится поверка работы бетона на растяжение, т. к. нельзя допустить образования трещин, особенно в частях, соприкасающихся с водой. Обычно все сочленения элементов корпуса рассматриваются как жесткие узлы. Учитывая большое количество железа и необходимость обеспечить протекание бетона между стержнями, при конструировании железобетонных судов необходимо: 1) стремиться к укрупнению размера балок, 2) проверять все пересечения и стыки железной арматуры, 3) стремиться к возможно большему однообразию в размерах и формах, 4) избегать высадок и выгибов в арматуре балок и плит, 5) производить при выборе конструкций экономический подсчет, учитывая производственные затруднения и стоимость опалубки.

Расход рабочей силы на 1 м2 опалубки колеблется в пределах от 0,855 (для наружной части) до 3,3 (для бортовых стрингеров) человеко-часов. Нормы допускаемых напряжений разных сортов бетона, принятые для проектирования железобетонных судов, указаны в табл. 1.

Нормы допускаемых напряжений разных сортов бетона, принятые для проектирования железобетонных судов

Допускаемые напряжения арматуры при расчете железобетонных судов берутся: для стали марки 1 ≤ 1000 кг/см2, для стали марки 2 ≤ 1100 кг/см2, для стали марки 3 ≤ 1200 кг/см2, для стали марки 4 ≤ 1400 кг/см2. Защитные слои арматуры должны быть не менее 5 мм для плит и 10 мм для ребер.

Бетон в железобетонных судах применяется б. ч. литой; размер гравия д. б. не более 10—12 мм; плиты рекомендуется изготовлять способом торкретирования. Перед производством работ надлежит тщательно подобрать при помощи лабораторных испытаний состав бетона и жестко проводить его в жизнь, следя по контрольным кубикам за качеством бетона в процессе работ. Обычный состав бетона от 1:2 до 1:4. В местах, соприкасающихся с водой, водонепроницаемость д. б. достигнута обязательно составом бетона, а не штукатуркой. В случае значительных местных ударов полезно в защитный слой бетона вводить стальную сетку. Проектирование и производство железобетонных судов требуют большого внимания, тщательности и обязательно хорошего знакомства с железобетонным судостроением. Целый ряд неудачных конструкций (в смысле веса и форм) и недостатков в производстве работ у нас и за границей объяснялся гл. обр. слабым знакомством с особенностями железобетонного судостроения.

Основные элементы стоимости железобетонных судов. За единицу стоимости железобетонных судов обычно берется 1 м3. Значение составных элементов стоимости 1 м3 следующее: на арматурные работы приходится 30—35% общей стоимости, на работы по опалубке 25—28%, на работы по бетону 25—30%, на стапель 2—8%. От 40 до 50% всей суммы составляет материал, от 30 до 25% - рабочая сила, от 30 до 25% - накладные расходы. При серийных стандартных постройках цены м. б. резко снижены по всем категориям расходов; современная стоимость колеблется от 370 до 850 р. за 1 м3; при стандартных постройках она м. б. доведена до 275—300 р. О стоимости 1 т грузоподъемности можно судить из следующих данных: на 1 м3 бетона приходится 2,6—5,4—10,8 т грузоподъемности; низший и средний пределы относятся к малым и большим морским судам, высший - к речным наиболее легкого типа.

Преимущества и недостатки железобетонных судов. Преимуществами железобетонных судов являются: 1) большое сокращение применяемого по сравнению с железными судами железа (от 3 до 4 раз); 2) быстрота постройки и ничтожные средства для производства работ (постройка большого дока может быть произведена в 6—8 месяцев); 3) доступность материалов, идущих в дело и б. ч. (песок, гравий) имеющихся на месте; 4) долговечность железобетонных судов при минимальных затратах на уход и простоте самого ухода, что создает большую экономию в подсобных средствах, необходимых для обычного деревянного и железного флотов (доки, мастерские и т. д.); 5) дешевизна постройки и ремонта (ориентировочно стоимость железобетонных судов на 30—40% ниже стоимости железных; ремонт железобетонных судов в 4—5 раз дешевле, чем деревянных); 6) пожарная безопасность и отсутствие водотечности; 7) большая прочность железобетонных судов в целом; 8) меньшая сопротивляемость железобетонных судов движению в воде, если поверхность их зажелезнена, по сравнению с деревянными и железными судами. Основными недостатками железобетонных судов являются их большой вес и сравнительно малая местная прочность, не имеющая, однако, значения при правильном конструировании.

Представление о собственных весах построенных морских железобетонных судов видно из следующих данных:

Представление о собственных весах построенных морских железобетонных судов

Веса эти получались при очень низких нормах допускаемых напряжений. Для речных судов соотношение это много выгоднее, и, по сообщению Минденской верфи железобетонных судов в Германии, последнее железобетонное судно имело вес корпуса 185 т против 155 т железного. Сравнить веса деревянных речных и наиболее легких железобетонных дунайских и рейнских судов можно по табл. 2.

Веса деревянных речных и легких железобетонных дунайских и рейнских судов

Железобетонные суда

Железобетонные суда

Железобетонные суда

Железобетонные суда

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 7 - 1929 г.