автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Мощность и деформативность центрированно сжатых конструктивных элементов из стальных труб квадратного сечения, заполненных бетоном

^ПОЛТАВСЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

На правах рукопис}’

ВАСЮТА ВАСИЛЬ ВАСИЛЬОВИЧ

МІЦНІСТЬ ТАДЕФОРМАТИВНІСТЬ ПОЗАЦЕНТРОВО СТИСНУТИХ КОНСТРУКТИВНИХ ЕЛЕМЕНТІВ ІЗ СТАЛЕВИХ ТРУБ КВАДРАТНОГО ПЕРЕРІЗУ, ЗАПОВНЕНИХ БЕТОНОМ

05.23.01 - будівельні конструкції, будівлі та споруда

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук

Полтава - 1996

Дисертацією є рукопис.

Праця виконана на кафедрі конструкцій із металу дгреза та пластмас Патгаасьгхіго технічного університету.

Науковий керівник доктор технічних наук,

професор Стсрожсшсо Л.І.

Офіційні опоненти доктор технічних наук:,

про^с-соя Шагін О.Л.

кандидат технічних наук, доцент Гутсііі М.М.

Ведуча організація Державний науково- дослідний

. інститут будівельних конструкцій

Захист дисертації відбудеться " 24 и грудня 1996 року о І4 годині

на засіданні спеціалізованої рада Д-25-01-02 по спеціальності

“Будівельні конструкції, будіші та споруди" при Полтавському

технічному університеті за адресою:

314601, м. Полтава, Першотравневжі проспект, 24, ауд. 234

• 3 дисертацією можна ознайомишся з бІогістеці університету Відгухн на автореферат просимо надсилати на ім’я вченого секретаря у дзсх примірниках, завірених печа.т:слс.

,\ьтореферат розіслано " 22 " листопада 1996 р.

Вчений сеясетот - /

‘ ' / / спеціалізованої ради ' •/

кандидат технічних наук, доц-інт , Семко О.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПРАЦІ

Актуальність роботи. Розвиток сучасного будзаеяьво то

виробництва вимагає під несучих конструкцій високої пагайпссгі п поєднанні з малою матеріаломістіастью і низькими іграпезагпаташ! пг-п виготовленні і монтажі. Цим вимогам в повній мірі відповідають конструкції із трубобетону.

ТрубобстоЕнимп називають конструкції із сталевих труС, заповнених бетоном. Бетон в такій конструкціях працює в умовах об’ємного стиску, що дозволяє ефективніше використовувати специфічні властивості материаяів та призводить до економії исмснту і сталі. При відносно малому поперечному перерізі трубобстошіі конструкт! порівняно з залізобетонними мають ряд переваг і за рахунок раціонального сполучення бетону і сталі при цс сумісній роботі здатні витримувати значні навантаження. Труба-оболошз таких конструкцій виконує одночасно функції як поздовжнього, так і поперечного армування, а бетон за рахунок об’ємного налрузевего сталу сприймає поздовжні напруження, що значно перевищують йото призкову міцність. Це дозволяє інтенсивніше використовувати ншнісні властивості иетеріалів і приводить до суттєвої економії бетону. В порівнянні з залізобетонними трубобетонні конструкції індустріальніші при виготовленні та монтажі, мають меншу вагу і зручніші при транспортуванні. При їх виготовленні не потрібні арматурні каркасы, опалубка та закладні деталі.

До нього часу основним йатеріалои для виготовлення трубобетону були сталеві труби круглого перерізу. Наша промисловість виготовляє труби квадратного перерізу і в з'вязку з цим є актуальним використання цих труб в якості трубй-оболоюог дшг трубобегоннЕх елементів, ідо працюють при позацентровому стиску в коротких та гнучких конструкціях. До виконання цієї роботи всі рекомендації по

розрахунку і конструюванню трубобетонних елементів переважно подавались дія швішдрігшпх елементів. Таким чином задача про дослідження міцності та деформатквносггі позацентрово стиснутих елементів із сталевих труб квадратного перерізу, заповнених бетоном, і розробка методики їх розрахунку є дуже важливою та актуальною.

Мета праці:

- експериментальне дослідження міцності та дефорштивкосгі дозапептрово стиснутих грубобстоннкх елементів квадратного перерізу к залежності від їх геометричних розмірів, ексцентриситету діючого навантаження та фізико-механічних властивостей матеріалів;

- розробка методів розрахунку несучої здатності і переміщень з

урахуванням гнучкості пешдентрово стиснутих трубобетонних

елементів квадратного перерізу на підставі зкспсрішгнтг.тьно-теоретичного дослідження.

Автор захищає:

' - результати експериментальних досліджень несучої здатності та

дефсрмативносгі позадентрово стиснутих трубобетонних елементів квадратного перерізі",

- негода розрахунку несучої здатності та деформативності з

урахуванням гнучкості позацентрово стиснутих трубобетонних

елементів квадратного перерізу; .

- розроблені рекомендації по проектуванню несучих конструкцій з грубобегону квадратного перерізу.

Наукова новизна роботи: *

- розроблені методи розрахунку несучої здатності та

деформативності з урахуванням гнучкості позацентрово стиснутих трубобетонних елементів квадратного перерізу;

з

- запропононаво метод розрзхунху несучої здатності та дефсркативпості позаценгрозо стиснутих трубобетонних елементи/ квадратного перерізу з використанням спеціально складених таблиць;

- одержані нозі експериментальні відомості про роботу дід навантаженням стиснутих, трубобетонних елементів квадратного перерізу з різника ексцентриситетами, геометричними розмірами та різними властивостями матеріалів.

Прахліачпг зяачеіаія роботи:

- за результатами роботи зроблені висяовзш про раціональна застосування в будівництві в якості несучих конструкцій трубобетонних елементів квадратного поперечного перерізу;

- запропонована методика визначення несучої здатності та переміщень трубобетонних елементів з урахуванням гнучкості;

- на основі запропонованого методу розроблено алгоритм і програму дня розрахунку несучої здатності та переміщень трубобетонних елементів з урахуванням гнучкості за допомогою ПЕОМ;

- розроблені рекомендації по проектуванню стиснутих трубобетонних елементів квадратного перерізу .

Реалізація роботи. Результати досліджень використані пря розробці рекомендацій по розрахунку та проектуванню стиснутих трубобетонних елементів квадратного перерізу.

Публікації. Основний зміст дисертаційної роботи опублікований в 11 друкованих роботах.

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на наукових семінарах кафедри КМДіПу вузівських, республіканських і міжнародних науково-технічних конференціях у м. Полтаві {1593 - 199бр.р.), м. Махеєвці

(1996р.), м. Львові (1996р.), Рівне (1996р.), и. Києві (1996р.), м. Кривому Розі (1996р.), и. Кріаіхц, ПНР (1996р.).

Обсяг виконаної роботи* Дисертація складається з вступу, п’яти глав, загальних висновків, списку літератури із 170 найменувань і додатку. Робота викладена на 163 crop., що включають до свого складу 109 crop, основного тексту, 43 малюнка і 16 таблиць.

Дисертаційна робота виконана на кафедрі конструкцій із металу, дерева -та пластмас Полтавського технічного університету під керівництвом доктора техн. наук, професора Стороженка Л.І.

КОРОТКИЙ ЗМІСТ РОБОТИ У вступі обгрунтовується необхідність теоретичних та експериментальних досліджень позацентрово стиснутих трубобетонншс елементів квадратною перерізу, актуальність, наукова новизна та практичне значення-робсти.

В першій главі проведено аналіз конструкцій із трубобетону і методів їх розрахунку. Відзначені перевага та недоліки трубобетону. Зроблено аналіз праць, присвячених дослідженню трубобетонних конструкцій, що працюють на пшадсигровші стиск, аналізуються роботи, в яких досліджувались трубобстонні конструкції квадратного перерізу. . • • ,

На даний час відомі роботи, , присвячені дослідженню особливостей иапрузжно-деформованого стану трубобетонних конструкцій при різних способах навантаження О.М. Алперіної, Ю.В. Бондаренко, 1.Д. Белова, О.М. Гайдук, Г.А. Гамбарова, О.О. Гвоздева,

О.А. Доласснко, М.Г. Добудогло, ВЛ. Єфіменка, М.М. Жербіна, А.Б. Квядараса, В.М. Кебенка, О.І. Кікіна, К. Клепеля, Ю. Козака, С.Г. Кусябгалієва, А.Ф. Лілатова, Л.К. Лукші, O.E. Лопатто, В.І. Маракуци,

В.Ф. Мареніна, IX Людковського, Г.П. Передсрія, В.О. Пермякова,

В.А. Росновського, P.C. Санжаровського, М.Ф. Скворцова, Л.І.

Сторожвнка, В.М. Сурдана, В А. Трулля, С.О. Харченки, В.М. Фонова, ЕЛ. Чіхладзе, ОЛ. Шагіна, І.С. Ярового та інших. Запропоновані ними теоретично-експериментальні залежності . дозволяють розраховувати трубобегонні елементи при статичному навантаженні.

Різноманітність теорій, що розкривають особливості роботи трубобетону під навантаженням, кожна пояснити тим, що трубобетон, на відміну від елементів, армованих іншими видами арматури, не мас яскраво вираженого моменту руйнування.

На основі проведеного аналізу досліджень роботи трубобетону зроблено висновок, що всі дослідження щюведсні для трубобетону круглого перерізу. На даний час залишається практично не дослідженою робота позаценгрово стиснутих трубобетонних елементів квадратного перерізу.

Зроблено огляд праць, в яких досліджувалась робота трубобетону ори позацентровому навантаженні О.А. Дояжснюо, О.І. Кігіяа, В .А. Ростовського, P.C. Санжаровсьюэго, М.Ф. Скворцова, Л. І. Сторожвнка, В.А. Трулля, ЕД. Чіхладзе, І.С. Ярового, ОЛ. Тарановського та інших. Проаналізувавши методи розрахунку позаценгрово стиснутих трубобетонних елементів зроблено висновок, що цраттично відсутні рекомендації по розрахунку позаценгрово стиснутих гнучких трубобетонних елементів квадратного перерізу. На підставі огляду формулюються задачі дослідження:

1) експериментально дослідити особливості роботи під навантаженням і характер втрати несучої здатності позацентрово стиснутих сталевих труб квадратного перерізу, заповнених бетоном в залежності від величини ексцентриситете прикладення навантаження, геометричних размірів и фізико - механічних властивостей вихідних матеріалів;

2) розробити методику визначення несучої здатності та

деформацій позацентрово стиснутих грубобетонних елементів квадратного перерізу з урахуванням гнучкості і скласти програму розрахунку за допомогою ПЕОМ; .

3) розробити рекомендації по розрахуй^ і проектуванню стиснутих трубобетонних конструкцій квадратного перерізу.

Друге глава присвячена методиці проведення експерименті' і дослідженню ф із їжо - механічних властивостей прийнятих * до

виготовлення матеріалів.

Для всебічного вивчення роботи позацентрово стиснутих трубобетонних елементів була складена програма експерименту, яка наведена в. таблиці. Програма була складена таким чином, щоб дослідити роботу позацентрово стиснутих трубобетонних елементів квадратного перерізу в залежності від фізико-механічнпх властивостей використаних матеріалів, геометричних характеристик дослідних зразків, ексцентриситету діючого навантаження.

Досліджувались короткі трубобетонні елементи, в яких висота зразка приблизно дорівнювала чотирьом розмірам поперечного перерізу, а також гнучкі елементи висотою 1000 та 3000мм (мал.1).

Для оцінки впливу масштабного фактору на несучу здатність та деформатквність досліджувались зразки із труб перетином 100x100, 160x160, 180x180 мм з товщиною стінки відповідно 3,4 і 6 мм.

Для контролю фізико-механічних властивостей бетону одночасно з виготовленням дослідних зразків виготовлялись бетонні призми і куби. Дослідження зразків проводилось на пресі ПММ - 500. Зразки досліджувались при досягненні проектної міцності бетону, але не раніше ніж чер^з 28 діб після бетонування. Ексцентриситет навантаження дорівнював 0, 50 та 100 мм. Завантаження здійснювалось через шарніри ступенями, що дорівнювали 0.1- 0.05 від граничного

Таблиця

Програма експериментальних досліджень та несуча здатність трубобетонних елементів

Серія Висота і, мм Переріз, ШІ иПа X-t/b Ексцентриситет е0, ми кН JV2. кН її £1* п-Н'< *1* в .

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 и

ЦТ-1-1 400 100x100x3 — 4.00 0 ■ 425 — — 1.00

ЦТ-2-2 640 160x100x4 — 4.00 0 625 — — 1.00

ЦТ-3-3 720 180x180x6 — 4.00 0 1055 — — 1.00

ВТ-1-11 400 100x100x3 — 4.00 50 125 — — ■ 1.00

DT-2-21 640 160x160x4 — 4.00 50 380 — — 1.00

ВТ-3-31 720 180x180x6 — 4.00 50 : 735 — — 1.00

ЦТ-2-4 650 160x160x4 —. 4.06 0 640 — — 1.00

ЦТ-2-5 1000 160x160x4 — 6.22 0 540 — — 0.86

ДТ-2-6 3000 160x160x4 — 18.7 0 460 — — 0.74

ВТ-2-41 650 160x160x4 — 4.06 50 380 — — 0.60

BT-2-S1 1000 160x160x4 — 6.22 50 — 350 — — 0.56

ВТ-2-61 3000 160x160x4 __ 18.7 50 300 — — 0.48

ІІТ-2-42 . 650 160x160x4 — 4.06 100 . 220 — —- 0.35

ВТ-2-52 1000 160x160x4 — 6.22 ■ 100 ■ 170 — — 0.27

BT-2-Ö2 3000 160x160x4 — 18.7 100 130 — — 0.20

Ц І Б-1-10! 400 100x100x3 8.8 4.00 0 520 623 0.83 1.46 1.00

фв-і-к>?. 400 100x100x3 19.6 4.00 0 620 717 0.86 1.68 1.00

Продовження табл.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

ЦТБ-2-201 640 160x160x4 8.8 4.00 0 - 1000 1207 0.83 1.93 1.00

ЦТБ-2-202 640 160x160x4 19.6 4.00 0 1200 1300 0.92 2.08 1.00

ЦТБ-3-301 720 180x180x6 8.8 4.00 0 1300 1730 0.76 1.63 1.00

ЦТБ-3-302 720 180x180x6 19.6 4.00 0 1700 1970 0.86 1.86 1.00

ЦТБ'2-401 650 160x160x4 8.8 4.06 0 1000 1060 0.83 1.65 0.86

ЦТБ-2-501 1000 160x160x4 8.8 6.22 0 600 , 850 0.71 1.57 0.70

ЦТБ-2-601 3000 160x160x4 8.8 18.7 0 490 710 0.69 1.54 0.58

ВТБ-1-112 400 100x100x3 19.6 4.00 50 265 327 0.81 2.61 1.00

ВТБ-2-212 640 160x160x4 19.6 4.00 50 716 842 0.85 2.21 1.00

ВТБ-3-312 720 180x180x6 19.6 4.00 50 , 1070 1225 0.87 1.66 1.00

ВТБ-2-411 650 160x160x4 8.8 4.06 50 505 640 0.79 1.68 0.53

ВТБ-2-511 1000 160x160x4 8.8 6.22 50 330 430 0.77 1.23 0.35

ВТБ-2-611 3000 160x160x4 8.8 18.7 50 250 310 0.82 1.10 0.26

ВТБ-2-421 650 160x160x4 8.8 4.06 100 330 390 0.86 1.77 0.33

ВТБ-2-521 1000 160x160x4 8.8 6.22 100 270 300 0.90 1.76 0,25

ВТБ-2-621 3000 160x160x4 8.8 18.7 100 220. 240 0.92 1.84 0.20

Мал. 1. Кош грукиії дослідні« зразків та роя.чіщеммч чіи'ірювалміих приладів.

с 0

. навантаження. На всіх ступенях навантаження вимірювались поздовжні і поперечні дефор нації трубсбетоЕНПХ зразків за допомогою елекгротензорезисгорів. Схема розміщення елекротензорезисторів передбачала дослідження деформативних характеристик б одному, середньої!}' по висоті елемента перерізі на поверхні труб. В перерізі було наклеїно 24 в повздовжньому та 24 елекгротензорездстора в поперечному напрямку. Для дублювання вимірів поздовжніх деформацій установлювались індикатори годинникового тішу з ціною поділки 0.01 ми, а для вимірів прогинів - црогиноміри Максимова.

Третя глава дисертаційної роботи присвячена аналізу результатів експериментальних досліджень нозацентрово стиснутих трубобетонних елементів квадратного перерізу. .

При проведенні експерименту фіксувалось два стани в рот граничного по несучій здатності ,

1. Досягнення значень поздовжніх деформацій] відповідаючих межі плинності сталі (Л^).

2. Досягнення зразком такого стану, коли практично по всьому перерізу зразка сталь і бетон знаходяться в стані плинності і елемент деформується без приросту діючого на нього навантаження (Ау. Цей стан практично відповідає повному зруйнуванню зразка.

В таблиці для всіх випробуваних трубобетонних зразків наведеш значення несучої здатності (значення №і і _ЛГ2).

Співвідношення зусиль 7^1/^2 для коротких трубобетонних зразків знаходилось в межах 0.81 - 0.87. В випадках, коли випробовувались гнучкі елементи, співвідношення залежало від

ексцентриситету даючого навантаження. Для елементів, випробуваних з ексцентриситетом 50 мм, співвідношення знаходиться в межах

0.77 - 0.82, а для елементів, випробуваних з ексцентриситетом 100 мм, співвідношення /ЛГ2 знаходиться в межах 0.86 - 0.92. Із аналізу

зусиль ЛГ, і N2 виходить, що при різних висотах та різних

ексцентриситетах наваїгггаеяня трубобетсниі елементи дуже надійні, тому що міте зусиллями Л', і Лг2 є суттєиа різниця, а при досягненні граничного стану по несучій здатності, на відміну від залізобетону, виключено хряххе руйкуваїтся.

За зтссиертшеятзльне значепня коефіцієнта, тцо враховує гнучкість, нрпіЬіто:

аг* =. Л/, / АГ,

де N - несуча здатність короткого зразка,

Ме- несуча здатність гнучкого зразка.

Значення цих коефіцієнта папеденн в таблиці. Із збільшенням зисоти елементів і початкозого ексцентрясіїгета р5кст значно зменшується. Коефіцієнт р3’“'коливався для зразків Ь труб перерізом 160x160 мм в иегея 1+0.2. Приблизно в таких же иежах змінювався і коефіцієнт , вирахуваний для зшіробупаплх елементів із порожніх труб.

В таблиці наведені значення коефіцієнта ефективності роботи цозацентрово стиснутих елементів:

де N„4 - несуча здатність трубобстонвого елемента,

Мж- несуча здатність порожньої трубп.

Із таблиці виходить, Що коефіцієнт т? коливався в межах від 2.6 (зразки серії ВТБ-1-112) до 1.1 (зразки серії ВТБ-2-411).Тах:ш чином заповнювати труби бетоном у всіх випадках вигідно, тому що це в значній мірі збільшує їх несучу здатність. Виходячи з наведеннпх залежностей мохна зробити висновок, що із збільшенням висоти трубобетонного елемента та початкового ексцентриситету знижується ефективність ЗЗПОВНЄПНЯ Труб бетоном.

Характер розвитку поздовжніх, поперечних деформацій і руйнування зразків залежали від ексцентриситету діючого навантаження та геометричних розмірів трубобегонних елементів. Аналізуючи залежності деформацій від навантаження можна зробити висновок,' що всі вони носять криволінійний характер. Це пояснюється тим, що згинальний момент збільшується не тільки з підвищенням N, а і з збільшенням ексцентриситету в наслідок виткну зразків (йал. 2, 3) . На це впливає також особливість роботи бетону, в якому пластичні деформації починають зростали з. самото початку завантаження. Тому криволінійність залежності N - є яскравіше проявляється в стиснутій зоні зразків.

Аналізуючи характер розподілу поздояжніх та поперечних деформацій но контуру випробованих трубобегонних елементів можна зробити висновок, що з зростанням навантаження нейтральна вісь практично не переміщувалась (мал. 4) і яр в даному' випадку практично виконувалась гіпотеза плоских перерізів.

Першочергова поява ліній Чернова і руйнування зразків у вигляді появи гофр простежувалась н середньому перерізі.

При однакових навантаженнях вигини трубобегонних зразків в 1.5+2 рази менші в порівнянні з зразками із порожніх труб.

В четвертій главі розглянуто розрахунок позацентрово стиснутих трубобегонних елементів квадратного перерізу. В оспову розрахунку покладені такі предумовіг.

- вважається справедливою гіпотеза плоских перерізів, вважаємо, що при малих ексцентриситетах епюра напружень однозначна, а при великих - двозначна;

- форму згину вісі елемента приймаємо плоскою та використовуємо приблизне рівняння для кривизни;

Мал. 2. Зічсашість поздовжніх деформацій с від вашина напаптажсинд /V для коротких трубобетоііних зрангіз. Початковий

ексцентриситет еп =50 мм

Мал. 3. Залежність поздовжніх деформацій є від величини навантаження N для гнучких трубобетонних зразків перерізом 160х 160мм. Початковий ексцентриситет е0 =50 мм

а)

«?х/^ ІЗ)

«)

«*<40*150100 5а 15

25« ¿»/О*

■ЗЙйкН

_ткї2

тгзші

900 »н

ШП еН

25 50 180 150 Є«0*

іапжн 380 кН 5ППтН ТОЙ іН

топ «н ШйдН-

Мал. 4. Залежність деформацій від величини навантаження для труб обетоните зразків серії ВТБ-3-312. Початковий ексцентриситет

- 50 мм. а)- поздовжні деформації, б)- поперечні деформації

- ЕГЛЖ2ЄМ0, що сумісгність деформгщй труби-оболонки і бетону здійснюється за рахунок отеплення ніж внутрішнього поверхнею труби і бетонним ядром;

- в граничному стані приймаємо трнкутню епіору напружень в стиснутій зоні перетину, якій відповідає зусилля і прямокутнго епюру, якій відповідає зусилля Ж3, бетон розтягнутої зони з роботи

ВКЮІГОЧЗЄКО. •

Спосіб 1. З урахуванням особливості роботи бетонного ядра, яке знаходиться в умовах всебічного стиску, формулу для визначення коефіцієнту, що враховує вплив згину 7, стосовно до трубобетону представляємо в шгоіяді:

1

ЕЬ(ІЬ +аІ,)

де -зовнішня поздовжня сила; '

І - розрахункова довжина елемента; .

Еь -модуль пружності бетону; . .

• Іл, Іь - момент інерції сталевої трубн та бетонного ядра; а - коефіцієнт приведення. .

Розтлянемо випадок великих ексцентриситетів (мал. 5), коли деформації в стиснутій зоні досягають значень, відповідних початку плинності сталі. Епюри напружень трикутні, що відповідає зусиллю Розрахункову формулу отримуємо із. умови рівноваги суми моментів внутрішніх і зовнішніх сил відносно нейтральної вісі. . N6 <. | ЩАьХ •+ 0.5.Й,4л + 0.5сг,Ау2,

де - розрахунковий опір бетона стиску в сталевій оболонці;

X - висота стиснутої зони бетону;

у,- відстань від нейтральної вісі до центру тяжіння стиснутої зони труб;

уг- відстань від нейтральної вісі до центру тягання розтягнутої зони труб;

Л-площина стиснутої зони бетон}7;

- плошнна стиснутої зони труби;

Д-площина ростягаутої зони ірубп.

А,=х(Ь-2і);

А, = 2 Ы+Ъа;

2 і(Ь -х-2 і У,

_ Ьі(х+0.5ї)+Ьс7 .

Уі “ */+ 2£х '

> Ы(Ь-х-1.5і) + і(Ь-х-2і)3 Уі~ іЯ+2і(Ь-х-2і) '

де і - зовнішніш розмір труби; ґ - товщина стінки труби;

е-е^гі^Ь/2+х + І,

де є,,- початковий ексцентриситет зовнішнього навантаження.

Висот>' стиснутої зони бетону визначаємо з умови рівноваги поздовжніх сил.

лг=о.5г^ч+*Х-М,А

де сг5 - максимальне напруження в ростягнутін зоні труби.

К'(Ь-х-і)

СГ. =

X •‘г І

Розглянимо випадок (мал. 6), коли епюри напружень прямокутні, що яідппиідяе зусиллю Иг. Розрахункову формулу отримаємо із умови

рівноваги суми моментів внутрішніх і зовнішніх СИЛ ВІДНОСНО нейтральної нісі.

Ией < 0.5%4,х + + КАУз-

Мал. 5. Розрахункова схема нозацентрово стиснутого трубобетонного елемента квадратного перерізу для визначення скип

А____

Л

Мал. б. Розрахункова схема позацентрово стиснутого трубсбетонногг елемента хзадратиого перерізу для визначення сили іЯг.

Висоту стиснутої зоне бетону визначимо із умови рівновага поздовжніх сил. .

. лг-іг;л + дд-ігд.

у+гкА -

І% + 4Д/ •

В дисертації містяться відповідні формули для розрахунку у випадку малих ексцентриситетів. .

Спосіб 2 Формулу для визначення несучої здатності можна представити у вигляд і:

& з?

де Ау^- приведена до сталі площина поперечного перерізу трубобетонного елемента; ’

<р,- коефіцієнт поздонжньго згину при позаценторшму стиску. Приведена площина трубобетонного елементу квадратного перерізу визначається по формулі:

■ а -

де С -коефіцієнт ефективності роботи бетону в трубі, що залежить від

класу бетону по міцності.

.Коефіцієнт <р, визначається в залежності від приведеної умовної гнучкості Х^ і приведеного відносного ексцентриситету по табл.73

СНиП Н-23-81*.

Значсіі^л-Я^ визначається по формулі:

А’ш ~ Ч*у /

де X- приведена гнучкість.

Я=Л'.

1гвЫ

і - розрахункова висота елемента;

- приведений до сталі радіус інерції -

де Г7 - коефіцієнт, що визначається но СНіП 11-23-81*’' т = .

Прогини гнучкого трубобетонного елемента квадратного перерізу рекомендується визначати по формулі:

/■ _ £^4,

7 Стґ-М1 _Є°’" деЄ-Е^. ‘

По запропонованій методиці була розроблена программа КРР5 для розрахунку позацентрово сгвснугах трубобетонних елементів

• ’ • ' О1*"

квадратного перерізу

П’ята глава присвячена гфоекгуванНРІгсзацентрово стиснутих трубобетонних конструкцій КЕадрагнош їерЩз^.г

З метою впровадження результат і# гдЗс5Нджепня в будівництво був розроблений сортамент трубсбетону квадратного перфізу. який включає в себе всі труби, що вістЙ’оЕляє^&ромисловісгь, заповнені бетоном з різними класами шцвбсгі' іякому наведені несучі здатності всіх елементів при пегг/|ШйГої$'; стйску без урахування гнучкості. З метою полегшення і^ідйЗ^у^Чіереткпів трубобетовних елементів була цроведен'а робота0 гй ^ЙШгаченнйР" геометричних характеристик для приведених до сталі перерізів.

При проектуванні позацентрово стиснутих ’ трубобетонних елементів квадратного перерізу з урахуванням гнучкості несучу' затнісгь рекомендується Биіначатн по ^Й^йулі?

, ' Я.-*?,™'

де іУ, - несуча здатність гнучкого елемента; ’1 '

Лт - несуча здатність короткого елемента; '

<р, - коефіцієнт поздовжнього згину.

Коефіцієнт <ре визначається в залежності від приведеної умовної гнучкості та приведеного відносного ексцентриситету по СНіП 11-2381*. .

На підставі запропонованого негоду розроблені рекомендації по проектуванню стиснутих трубобетонних конструкцій квадратного перерізу, що дає можливість ширшого застосування трубобетонних елементів в яюосгі несучих будівельних конструкцій.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

Дисертація присвячена дсліджваню міцності та деформативносгі позацентрово стиснутих трубобетонних елементів квадратного перерізу і носить експериментальний характер. На основі проведених досліджень зроблені такі висновки:

1. .В процесі експериментальних досліджень буяй випробувані зразки, які шли висоту 400*3000 мм з розміром поперечного перерізу 100x100, 160x160, 180x180 мм з товщиною стінки 3, 4, б мы, що являють собою фактично натурні стиснуті конструкції

2. В результаті експериментальних досліджень встановлено, як впливають на несучу здатність позацентрово стиснутих трубобетонних елементів квадратного перерізу висота, розмір поперечного перерізу, ексцентриситет навантаження, фізико - механічні властивості матеріалів. Трубобетонні елементи мали в 1.5 - 2 рази більшу несучу здатність в порівнянні з аналогічними елементами із порожніх труб.

3. В позацентрово стиснутих трубобетонних елементах квадратного перерізу в момент досягнення несучої здатності епюра

деформацій в поперечному перерізі близька до трикутної, а в момент досягнення N2 - до прямокутної Залежність міх зусиллями,

деформаціями та переміщеннями на всіх етапах роботи слемеьгу

криволінійна, що пояснюється специфікою роботи під навантаженням бетонного ядра і всього елемента в піл о му. На всіх етапах навантаження нейтральна вісь практично не перемішувалась.

4. Наведені в дисертації методи дають можливість визначати Еіесуту здатність з урахуванням гнучкості та переміщення позацентрово стиснутих трубобетонних елементів квадратного перерізу. .

5.. Запропонований метод визначення несучої здатності позацентрово стиснутих трубобетонних елементів квадратного перерізу з використанням готових таблиць значно спрощує розрахунки конструкцій. .

6. Розроблені рекомендації по проектуванню стиснутих фубобегонних елементів квадратного перерізу.

7. Позацентрово стиснуті трубобегонні елементи квадратного іерерізу раціонально використовувати в конструкціях, які сприймають геяикі стискаючі навантаження. При цьому можливий значний гехніхв-економічний ефект, який призводить до економії матеріалів, зрацевитрат та зменшення вартості конструкцій.

Основний зміст дисертаційної роботи опубліковано в наступних' л'аттях і препринтах:

1) Васгота В.В. Робота зігнутих трубобетонних елементів свадратного перегину //Тези доповідей 46 наукової конференції ПолтІБІ, Полтава, 1994.-С. 44.

2) Васіота В. В. Проблеми використання трубобетонних елементів і зігнутих конструкціях //Тези доповідей 47 наукової конференції Толт ІБТ, Полтава, 1995.-С: 24.

3) Васюта В.В. Експериментальне дослідження позацентрово ¡тиснутих трубобетонних елементів квадратного перерізу // Тези (оповідей 48 наукової конференції ПолтІБІ, Полтава, 1996.-С. 51.

4) Васюта В. В. Несуча здатність та деформативність зігпутих

трубобетонпих елементів //Тези доповідей -48 наукової конференції ПолтІБІ, Полтава, 1996.-С. 52.' *;-:с «з

5) Васюта В.В. Расчет трубобетонныхт элементов квадратного

сечения на няецентренное сжатие . //Сталежелезобетонные конструкции: исследование, проектирование и строительство /

Сборник трудов конференции, Кривой Рог, I996r.-C.3l.

6) Стороженко Л.И., Васюта В.В., Головко Г.В., Секко А.В. Несущая способность сжатых конструктивных элементов аз стальных тонкостенных гнуто - сварных профилей квадратного сечення, залолненых бетоном // Международная конференция "Металлостроитеяьсгво -96“ / Сборник трудов,- Макеевка, 1996г. - Том

1.-С. 76-77.

7) Стороженко JLI., Васюта В.В., Головко Г. В., Семхо О.В. Експериментальне дослідження несучої здатності стиснутих трубобетоняих елементів квадратного перерізу // Матеріали II Міжнародного симпозіуму "Механіка і фізика руйнування будівельних матеріалів та конструкцій", Львів, 1996р.-С.86.

8) Стороженко Л.И., Васюта В.В., Головко Г. В. Сортамент конструктивных элементов из трубобетона квадратного сечения //Сталежелезобетонные конструкции: исследование, проектирование и строительство / Сборник трудов конференции, Кривой Рог, 1996г.-

С.31.

9) Стороженко Л.І., Васюта В.В., Головко Г. В. Розрахунок . несучої здатності стиснутих трубобетонних елементів квадратного

перерву// Матереріали науково-технічної конференції.- Рівне, 1996р.-

С. 34.

10) Storozhenko L., Vasyuta V., Golovko G. Concrete filled square steel tubular dements under compression //XLII Konferencja Naukowa Kiliw Pan і PZrTB "Kryaica'96"-Krakow, 1996. -p.103-110.

11) Стороженко Л.К., Васюта ВВ., Головко Г.В. Несущие трубобстонпые конструкции квадратного поперечного сечения // Материалы научно-технической конференции "Науково-практичні проблеми сучасного залізобетону’".- Киев, 1996г.-с.170-172.

АННОТАШІЯ 1

Вгскгга В. В. "Прочность п деформатнпность внецетренво сжатых конструктивных элементов ш стальных труб квадратного ссченпя, 32П0ЛНСНЫХ бетоном".

Диссертация на сохгсканке ученой степени кандидата технических наук. 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения. Полтавский технический университет. Полтава, 1S36.

Экспериментально исследована работа трубобетонных: элеиентов квадратного сечения при Енецентренкоы сжатая. Предложен метод расчета несущей способности и деформаций внедентреяно сжатых трубобетонных элементов квадратного сечения. ’

Разработаны рекомендации по проектированию конструкций из трубобетона квадратного сечения.

Ключові слова: трубобетон, елемент, несуча здатність,

деформативність, позацентровий стиск

ANNOTATION

Vasyuta V.V. "Strength and deformation of concrete filled square steel tubular elements under eccentrial compression."

Dissertation for degree of Candidate of Technical Sciences, speciality 05.23.01 - Building Structures, Buildings & Structures. Poltava Tcxhnical University, Poltava, 1996.

Work con crete filled square steel tubular elements' under eccentrial compression is experimentally researched . Deformetion state of concrete filled square steel tubular elements under eccentrial compression and method for estimation of limit strength has been proposed.

Proposed recomecdatiotts for design concrete filled square steel tubular elements.

Key words: concrete filled steel square tube, elememt, strength and deformation. limit strength, reinforcement, compression.

Ш апіісако до друку 21. Хі. 96р. Формат 60x84 1/16. Папір друкарський. Друк офсетний. Умови, друк. арк. 1. Замовлення Кї9і9. Тираж 100. Безкоштовно. Дільниця оперативного друку статистичного управління П'члтаьсько1 області, м. Полтава, вул. Пушкіна, 103.