Бетон и железобетон

Самостоятельным конструктивным материалом бетон стал только в начале XIX в., после изобретения достаточно прочного и быстро твердеющего цемента. Правда, в большепролетных конструкциях чистый бетон употребляли редко — все-таки, как и любой камень вообще, этот искусственный камень плохо работает на растяжение. Поэтому и достигнутые в бетоне наибольшие размеры пролетов практически повторяют достижения каменных конструкций — арка моста в Вилленеве, построенного знаменитым французским инженером Фрейссинэ, перекрывает расстояние в 96 м.

 

С появлением железобетона началась новая эра в проектировании и сооружении большепролетных конструкций. Этот комбинированный материал универсален — усиление опасных для бетона растянутых зон сталью сделало эффективными такие формы конструкций, которые недоступны ни чистому бетону, ни камню. Железобетону одинаково подвластны и безраспорные схемы — балки и фермы, и распорные — арки, своды, купола, и большие и маленькие пролеты.

Применение железобетона в купольных сооружениях позволило во много раз уменьшить толщину и вес покрытий. Так, купол диаметром 56 м над театром в Новосибирске имеет толщину всего 8 см, или 1/700 часть пролета, тогда как купола римского Пантеона или Софийского собора в Константинополе при значительно меньших пролетах имеют толщину — один около 1,5 м, другой 0,6 м, т. е. соответственно 1/28 и 1/53 от размера пролета.

В мостах железобетон сразу же позволил оставить далеко позади уникальную для каменных конструкций 100-метровую длину пролета — 150, 200 м стали в мостостроении рядовым явлением.

Максимальный пролет из железобетона спроектирован тем лее Фрейссинэ в 1930 г. Это гигантская длиной в 1 000 м мостовая арка коробчатого сечения с высотой сечения в замке — самой верхней точке — 15 м. Проект носит поисковый, экспериментальный характер, направлен скорее на уточнение границ применения этого замечательного материала, чем на реальное осуществление, но причины того, что он остался в чертежах, не отсутствие технических возможностей, а соображения экономические.

При увеличении пролета вес железобетонной конструкции растет быстрее, чем металлической. При размерах пролета порядка 300 м железобетонный мост получается в 5 раз тяжелее металлического, увеличивается трудоемкость его возведения, а стало быть, и стоимость. И с инженерной точки зрения такая конструкция неэффективна: слишком много сил тратится на преодоление собственного веса.