автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Напряженно-деформированное состояние гибких сжатых элементов из центрифугированного трубобетона

РГ6 од

ч; фкктгшвтю&релпвшл ш:спгт

« - ••»» (иии

На прасах рукописи ГАРА1ГОЗСШП Олег Леонидович

УДК 624.016.5

ИЛПРЯЖЕ1ШО-ДЕЙОВ31РОМННОЕ СОСТОЯНИЕ ПЕШХ СШЫХ ЭЛЕЗЖИГОВ ИЗ ЦЖРЛЗУГИРОВАННОГО ТР/БСВЕТОНА

Специальность 05.23.01 - Строитолмяга конструкции,

здания и сооружения

Автореферат ' диссертации на соискание ученой степзни кандидата технических (тау..

Полтава 1993'

Работа 1-л.;лолн8;;й ни ыиЬчре конструкций из металла,: дероса'и плсогкьсо Полтавского кнженернв-отроительного кнотигута.

Нау.чиый руководитель - доктор техничэских наук, • ' ' • профессор Стороженко Л.И.

_ Социальные оппонент: - доктор технических наук,

профессор А.Л.Шагин

- кандидат технических наук И.Л. Белов

Ведущая организация: . - Механобрчермет

(г. Кривой Рог)

Звьита состоится Ф^/Э^ЛЯ. 1993 года

в . ^У?0 часов на заседании специализированного Совета " К 068.46.01 при Полтавском инженерно-строительном институте по адресу: Э1*й01, г. Полтава, Кер'вомавокий проопекг,

С дцосертйцкей можно ознакомиться в библиотеке института. ф :

»

Автореферат разослан ". ^ .". . 1993 г.

Учений секретарь сиециалкзнросанкого Со нота, кандидат.технических наук, у

доцент Ол Бондррь и. Л.

В последние года на Украине и за рубежом широкое распространение получают сталебетонные конструкции. При их иополь- . зовании стальная арматура а виде листов, профилированного пастила, эонкнугих цилиндрических или прясэугольиих профилей становится внешней'. В ряде случаев она более эффективно работает, чон стержневая. При-использовании внеанэй ариатурц не требуется опалубка, а тагао отделка поверхности элемента. К возведении таких -конструкций применимы индустриальные методы непосредственно на строительной площадке. К сталебетону относятся трубобетон, используемой в основном з -качестве рдатых несущих конструкций.

Трубобетонкие элементы по оравненлю о'яелезо'бетошшни конструкция»;! обладай? ряден преинуцеотз за'счат рационального сочетания бетона и стали при их совместной работе. ,В этом случае труба выполняет роль продольной и поперечной арматурц. Бетон за счет объемного напряженного состояния гоопринимаег напряжения значительно превиэавэде признанную прочность, что позволяет достичь экономии огали и батона.

Недостатки трубоботона, связанны? о укладкой бетона в трубу и контролем его качества возможно устранить уплотненней бетона методом центрифугирования, палучиглнм широкое распространение при производстве нелезобетеннах конструкций со стзрипезим армированием «'обеспечивавшим повышенную прочность по сравнений с вибрировенным. И настоящему времени имеется некоторые результат!! исследования центрифугированных" трубо-бетонных элементов, работающих при сжатии и изгибе. Однако совершенно отсутствуют исследования гибких сжатых трубобетон-ных элементов с центрифугированном ¡пром. Поэтому задача об исследовании прочности и деформации скатих элементов из стальных труб, заполненных центрифугированном бетоном и разработка метода их расчета с учетом гибкости является актуальной.

■ Разработка методов расчета несущей способности и оценки напрякенно-де^ормированного состояния гибких ела'пк трубобетонних элементов с центрифугированными ядрами на осноге их экспериментально-теоретической исследевания. А нто {^защищает: - иетодц оценки нопря«енно-де-'ормировешного состояния и

у

расчбта кеоущей способности скатих трубобетонных элементов о ценери$угироваш-шми бетонными ядрами с учеток гибкости;

- результаты экспериментальных исследований несущей способности и деформаций гибких трубобетонных элементов с центрифугированными бетонными ядрами с различными по-величине эксцентриситетами;

- результата опытного проектирования несущих конструкций и оценки их технико-экономической эффективности. .

Научная новизна работы состоит в следующем:

- разработан метод расчета несущей способности центрифугированных' трубобетонных элементов при сжатии с учетом гибкости;

- предложен метод оценки объемного напряженно-деформированного состояния сжатых центрифугированных трубобетонных элементов о учетом гибкости;

- получены новиа сведения о работе под нагрузкой сжатых центрифугированных трубобетонных элементов с различными по величине эксцентриситетами и различными высотами в результате их экспериментальных исследований.

Практическое значение работы:

По результатам работы сделан вывод о целесообразности применения в строительства в "качестве несущих конструкций центрифугированных, трубобетонных элементов. Разработан метод расчета несущей способности таких конструкций с.учетом гибкости. ' Произведено опытное проектирование Трубобетонных конструкций с центрифугированным?! бетонными-ядрами. На основе полученных . зависимостей составлен алгоритм и программа для расчета напряженно-деформированного состояния гибких трубобетонных элементов с центрифугированным бетонным ядром на ЭВМ ЕС-ЮЗб. На основа проведенных экспериментальных исследований вместо традиционных конструкций из сборного железобетона рассчитаны и за-проектироввны трубобетонные несущие-конструкции для строящегося здания автовокзала в г. Днепропетровске и для сенных складов в совхозе им.. Ленина и колхозе "Украина" Апостоловского района Днепропетровской области.

Публи"»'~ции. Основное содержание диссертации опубликовано в б печатных работах.

Апробация работы. Основные положения диссртации доклады-

Ь'1 и:.;ь 1 оосу/Г!.а-:!^сь ни Республиканской нпучло-техпичеоюэй

ко'Церонцли "Совераеистзовиние келезобетонных конструкция, работающих на сложные виды деформаций и их внедрение в строительную практику" (Полтава, 1969), на научно-технических конференциях Полтавского ИСИ и Криворожского горнорудного института в '1988-1991 гг.

Объем выполненной работы. Диссертация Состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка литературы из 16 £ наименований, всего 150 страниц, в'том числе 123 страниц-машинописного текста, 58 рисунков, 9 таблиц. ' . .

■ КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ .

Первая глава посвящена обзору конструкций из- трубобето-на и методов их расчета, Отмечены преимущества и недостатки трубобетона. Проанализированы работы, посвященные исследованию конструкций из центрифугированного железобетона.

К настоящему времени известии работы, посвященные исследованию трубобетонных конструкций О.Н.Алпериной, Ш.Т.БаркаЕИ, И.Д.Белова, Б.М.Броуде, Г. А.Гамбарова, А.А.Гвоздева, Н.Г.До-будогло, А.А.Долженко, Е.И.Ефименко, И.М.Кербина, А.Б.Квяда-расз, В.Н.Кебенко, А.И.Кикина, .К.Ичепеля, Ю.Козака, С.Г.Куоя-бгалиева, А.'?.Липатова, Л.К.Лукши, А.ЭЛопатто, И.ГЛвдковс-яого, В.Ф.Маренина, Г.П.Передерия, В. А.Росновского, Р.С.Сан-жаровского, Н.Ф.Скворцова, Л.И.Стороженко, В.М.Сурдина, В.А. Трулля, Б.М.Фонова, Э.Д.Чихладзе, А.Л.Шагина, К.П.Шапаласа, И.С.Ярового, Ч.Сонга, Т.Масахиди, С.Янга и др. Предложены теоретические зависимости, позволяющие рассчитывать трубобе-тонные элементы. Проведены экспериментальные исследования особенностей их работы.

Известны исследования в области центрифугированных желе-, зобетонных конструкций И.Н.Ахвердова, В.М. БаташейиР.Р.Вад-' луги, С.А.Дмитриева, Т.М.Пецольда. Доказано, что благодаря' центрифугирований повышается прочность бетона. Несущие конструкции из центрифугированного бетона индустриальны в изготовлении, обладают повышенной несущей способностью.*

Учитывая, что бетонное ядро, заключенное в стальную оболочку, обладает повышенной несущей способностью за счет объем-*-

^ригтша^ь работн чзягрй^»*»;^ -доагог» чу/зоСзтока шсо^ая. Это доказано в доЗоод

Л.й.Квлдьрлса, 2 виаодвашшх под руководством 1.И.С5'орокен:-:о рь£о«гнс Л.-К.У.Халеда, В.И.Е^икешсо, М.Кифахб, А.И.Теоелкиае, А.С.Херчеш». Предаовена методы расчета коротких сжатых и из-гибаемцх элемзнтов из центрифугированного трубобетона. Однако до'шчст-ояи,зго еооиовд отсутствовали исследования снатых гиб-шк центрифугированных трубобетонных элементов. В связи с 55/К1 при выполнении настоящей работы были поога'вленн следующей з&явчй: • • .

- разработать методу расчета прочности и оценки напряженно деформированного состояния гибких элементов из центрифутирог ванного.трубобетона при внецоатреийом сжатии;

- аисперииектально исследовать напряженно-деформированное состояние и неоуяугв споообноогь гибких элементов из центрифугированного трубобетона при виецентренном сжатии в зависимости от различной гибкости« диаметра труб-оболочек, вели чини эксцентриситета приложения нагрузки;

- выполнить слитное проектирование гибких несущих конструк ция из центрифугированного трубобетона, определить их технике эконаличеокуз объективность.

• Б-торая; глава посвящена методике проведения эксперимента и исследованию физико-механичеоких свойств принятых к изготог леиип-образцов материалов. Характеристика .принятых к исследо-бвния образцов приведена з'табл. I. диаметр труб составлял 21 325 и 426 мм. Толщины стенок труб - б и 8 мм. Толщина слоя центрифугированного бетона в зависимости от радиуса трубы прь нималась в пределах (0,4»0,б) & . В основном образцы иопытцве лись на Бнеценгренное сжатие с эксцентриситетом, равным ради} & , хочя рад образцов испытаны с экецентриситетами 0,5$ и ( Р.рряду о трубобетонными образцами испытывались образцы из пу1 тцх-труб. При этом, с .целью выявление влияния центрифугировг. ного бетона на работу опытного образца,' серии образцов из пу* тых труб соответствовали всем сериям образцов из 'рубобетона Обций вид образцов приведен на рис. I.

Для всех серий образцов было запланировано изготовить о

Ч

V

"iif

S)

JL

J.z.L (tfijßlßsfewu)

. чХч"^'^. -¿it

Щ.....

J±L

im риса)

/'Х ! / \\ -

iT

да

f "í

Рис. I. Конструкция OnuTIIÜX ОЙрЗЗЦОЭ

№

0,75 (7,SO Û.lf

о

/ш в -

2

/о

20

Рис. 2. Зависимость отнооитзленой ноа'усзй ело' образноп от отноойтзг.ь«оя вясот.

-- трубобегокнм злснзнги;

--- элементы па яустах труб

Тя'^ищи I

Характеристика опытных образцов и пх псоуцая сиовобвэо;£

Шифр образцов

Высота :ДиЕметр:Толщи!1а:Тол1щша:Экоцен-:Иеоущая. в т> • п ии .сгонки; .слоя .'тряси- .способ-&..см .и, мм . мм .йеТона -ют во 'ность

: кН

•I '

5-

2

3

4

ТЕ1Ы1-22 1000 273 б й- 790

ТЕЦ-21-22 500 273 б о, 4 а л 1180

ТЩ-31-21 • 350 273 6 О,5£ А 1390

ТР4-4Г-21 ' 150 27-3 б 0,5 £ /г 1580

ТЕЦ-21-12 500 273 б 0.4Й 0 2670

Г-БЦ-2Х-31 500 273 б 0,5£ 0,5/1 1490

ГЩ-12-22 1000 325 б 0,4& Й 980

ТБЦ-22-22 500 325 " б о,4/е я 1270

ГБЦ-32-22 350 325 6 0,4Й я 1490

ТБЦ-42-22 150 325 б 0,4/1 А 1780

ГБЦ-23.-22 500 426 ' 8 0,4 /2 Я 2090

ГБЦ-ЭЗ-22 350 ■ 426 8 . 0,4Й 2280

ВД-43-22 ■ 150 ;" 426 8 0,4# Я 2570

Г-П-2 1000 1 27з 6 - А Э90

Т-21-2 • 500 273 б - ■А 580

Т-31-2 .350 273 б - ■ а 650

Т-41-2 150 273 ' б ' - я 750

Т-21-1 500 273 б - ...о 1380

Т-2Г-Э 500 273 б - 0,5/2- 780

Т-Д2-2 1000 325 , 6 '/г 550

Т-22-2 500 325' 6 •690

Т-32-2 350 '.325 6 - л 850

Т-42^2 150 325 б - я 980

1-23-2 500 426 з. - я 1770

Т-23-2 350 426 8 - и 1490

Т-43-2 150 426 8 - & 1680

е

догм»« 'п)тс::;1*. ; '¡[я !)„;еяе«гте'в (вксота

130 з:<;, >. ']ЛЛи ,-дл эпрзлулзчдя Гичигсо-мехаиичоских с го кот <5ло?.а. Лля определения предела текучести, временного сопротивления и модуля упругости стали пустие труби испитива-лнсь на осевое сжатие, а такие из соответствующих труб вырезались полосы и испытывались-на растяжение.

Опытнче образца били изготовлены методом центрифугирования в г. Ллостолоот Днепропетровской области па заводе ЙБИ. В течение 5-7 минут при 600-1000 об/мин,бетонная смесь равномерно распределялась по трубе. В автоматическом рекиме "уплотнение" п течение 7 минут при Г500-1700 об/мин бетонная смесь уплотнялась. После этого конструкция помещалась в пропарочную камеру, где она находилась в течение 10-12 часов при температуре 65-70°С.

Во нзбеяшшз прзэдевременного смятия опытных образцов и юзнойности прилояе,.ля усилия с оксцеитриситетон тории били ¿'„илеви стальными консолями. Наружная поверхность труб опнт-::»с образцов покрывалась лаком.

Испытания образцов проводились в возрасте 28 и более оу-

Загруяеияе осуществлялось ступенями I» более (0,05-0,Й)^ рззрупа»к?П. На всех ступенях загружения замерялись продоль-• йке п поперечные деформации. Зищр деформаций ооущвоимяяоя о шког.ьэ талик лзров часового типа с ценой деления 0,01 и . 0,001 и олектротензорезиоторов. При атом-индикатора»«! о це-нсп.^.-ления 0,01 ни заверялись продольное деформации'на (¡азе -.03 ни, индикаторами с" ценой деления 0,001 ми фйшфогалиоь Д'.-!орнхцш! в поперечном направлении па. базе 40 км. При загру--лпгл образцов шецентренно прижженной нагрузкой измерялись -рс-^бн-образцов прогибомераш Какеикова.

. Ислятания образцов проводплно'ь в лаборатории кафедра зтроителышх конструкция Кривороясг.ого горнорудного,института.

Испытания образцов высотой до б к производились на' гнд-раздичзскон прессе ПММ-Т000 з вертикальном положении, а высотой 10 и - в горизонтальном подолгании о помояьа гидравлического домкрата и специально изготовленной установки.

Усилия на образцы перелагались через ножевые кариирм. Вое образцы доводились до потери несуцзй способности, которая ха-

Р'-л', г.;:\даоъ ия';;;.!нк:;> ¡.-и^вта;::.^ ¿: и:'от п.]

ль.гхкого ¡ш.рлтия иол^г^л:".: Ч;|и...,

':5.о св;;д;;телъст1.ога;;о с го», что в хр^Ши;: вс.юинах чгг-ти ооразцоь бази достигнут -иродэлы:ы5! деаорг;ац!;п, соох -ъ.лчут'/нте-началу тегучостн стая*.

изготовления ог\тных образцов били приняли батона :таасса по прочности РЗО. 1ля прлгзтозления бетона пряяснг-зея

Ы'Ц грани-гний щеС-ань (фракция 2-5), речной песок {.-"•: -лЛ), иоЗобдоише I соотсзтогвии с /I/ и /2/. В ¡лчзоч^.с- ая-../•^л'о приасиядоя портлвидцгиепг йкхкаюотью 'ЮО.

Е 1.озрас 1 с. 25 суток.признанная прочность бетона сопиви-сс,-:г-' 2с КГЬ, н.пгакышй модуль упругости - 2,6-101,ПГ.и. Прочность цсмразгарсгикогэ бзтокг опродсл.иссь пря яиик.ша Ц5нтри(7г;:?огаил1сс ког.оц. Ь результате цзитрл&тл-Гоьа',;:;.-с прочность б;,топа ксгиз!.д?01 и ерздкем на 27;=' и соатг-гглл 133,г: кпо. Згличяаа коь^цкззсб поклсиия прочности б;-•jC.ni асч ¡V Цййтр'Д-угироьигшя раы'япасъ Е, 33. По зваерсс;1.:::. ,-;.,чцил:-: коэДОюшк Пуассона *'<•' п начал:«.«:

упругости С', , с.'уас:;че строился график иоке^с-пия : ля лсиор:::^::;;. Модуль 'Дз*-орш«иа с ров!с:-; иглр'&вияп г. остс;.1 ¿»сыпался (до 15%), что еодегелмггует о р^гютгг 1у:с.0П!':зс.-:!.а С ростом илпр.тленкй увеяичигадтсп

лсрормачг;-; V'», -то говорит о р:п рчг;-;, г;.;;.г. о- ¡..чкг.отсс::1.;! ^ осгтютстг.т. с ".зерло!: О.Я.Боргк.

л^.и-'р.--'"^..;:1!1.о ;сар:;:тсрпст5;п1 иовтри «а«него бстог?.

спр;: слились i г. о г у;; ь тс то кспзтшшя тц;; ко оо^лцэс, что ii

гч пр^-лость. iic-.ni. »шве. модуля дс')ор;;-.цил и С.цс- роато;: ¡апрл-5 XI.-: 8 у» в (¿г лось- до 15^. -С росток 1&гр--гк!! коэ^ицаевт Иуас-се;н у.»;г^'ю,"..н гостлгс-г, вег.иччии 0,31. Зндчешсе пг.-

0икого коду.:-к уиругосгя взнгрг.^угйрог-.кного бетона б»яо и-\ гихо, ч«и -дЗрлроБайного, что совпадает с результятчна ис-слсАогзикЬ другп.с ^второю.

результате ивпетанай получены загпоимостн б"? -для сзальакс мсяоо, гарезашшх из сгелыш труб и исш-шшш." кп.рлс!гс:сш1с. Отеосеипе /(¿о равно примерно 0,6-0,0, ч^о ссотзготоувусг воказитеяям раооти вас о ко прочней ст"..м' нл раот,г.(с:£не. В среднем Ои ■ ¿60; » 115 Шо.

о

Третья глава диоозр'одии азсзлдоп п.'лдяэ/ разу«г яд с« г. эвзперииенташшх ясслгдохати* съ-аткх центра'угирогичыгс тру-бсЗзтоциих элеи^я'л)в с учетом гнбсостц.

Как бнло отмечено зьсо, за несуща способность гиЛкях юттчх* центри$угиров?.шт трубсбетонних "легенгоа ¡тр;«{;.«о уз:;-лпе, при кого рои в наиболее сттотк* в Вбибодье састяяу?:"с волокнах испитиваенну олвкентоз возникали про гол* пая дзГо™п-ции, соответствующие началу текучести ст*ли-. Значения, з?«г усилий для всех испитанних образцоз приведен* 8 табл. I. В этой же таблице приведена резуЛьг??и испим^ля обре.щоз та стальных труб, не заполненных бетоном.

Значения несущей способности образцов колебались«в зиачч-тельнцх пределах в зависимости от высоты злена нтоз, диаметра труб, эксцентриситета, с котором била призокона ютрузка.

За экспериментальное значение коэффициента, учвтыпбвс*»-го гибкость, принято

•/о "дГ ' (-'-)

где /V - несущая способность короткого образца;

Д/(* - неоуцзя споообкооть Гибкого образца.

Значения эти* коэффициентов колебалось для образцов из труб О = 273 ми в пределах 1,00...О,50, для образцов |Ь труб 0 = 325 мм в пределах Г,00...0,55, для образцов « «М кк . в пределах 1,00,..0,81. Примерно в эгах'яе пределах изменялся коэффициент , пичиоленниЯ для копытни них элементов из

пустых труб.

Вычислялиоь значения коэффициента

т>А& Мт.5 - несущая способность центрифугированного трубобстон-ного элемента;

Мг - неоущая способность пустой трубы. Этот коэффициент колеблется в пределах от ,1,52 (образца серп:! ТБЦ-23-22) до 2,14 (образцы серии ТБЦ-31-Ш. Таким образом заполнять труби бетонон во всех сл; чаях вчгодно, так как это в значительной степени повчпает их несушуз способность.

Предстоял язт безусловный интерес зависимости относаашш-ной несущей способности испашшых образцов ( /•¡¿/./х1ре' ) от относительной высоту •£•/,£) . Для всех иопытанных образцов они изменяются в пределах 1,0...0,5. 1}нгереоным является то, что вое данные как для трубобвтонных элементов, так и для пустых труб, совпадают очень близко мегеду собой (рис. 2).

Как уже было отмечено, в процессе экспериментальных исследований измерялись продольные и поперечные-деформации и выгибы испытываемых бразцов. Получен обширный экспериментальный материал, характеризующий деформированное состояние сжатых элементов под нагрузкой'с учетом их гибкости. Из .анализа зависимостей продольных и поперечных деформаций от нагрузки следует, что вое они нооят криволинейный характер. Это объясняется тем, что с ростом нагрузки изгибаюэдй момент увеличивался не только с ростом // , но и с увеличением эксцентриситета, благодаря выгибу образцов. Сказывались также . особенности работы бетона под нагрузкой, в котором пластические деформации начинают развиваться в самом начале загруКения. Поэтому криволинейноогь зависимооти А/ ~ £ более яркий характер носила в сжатой зоне образцов. Во всех случаях деформации более интенсивно возрастали в сечении, находящемся в средней части образца. Это объясняется тем, что в этом сечении изгибающий момент был большим вследотвии возраотаюещх выгибов. Деформации в сжатой зоне образцов были несколько меньшими чем в растянутой. На первых этапах,загружения деформации по поперечному, сечению распределялись по треугольной , епвре и практически собдодалась гипотеза плоских сечении. Нейтральная ось была несколько омещена в сторону сжатой зоны. Это объясняется тем, что в сжатой зоне активно работал бетон, •воспринимая продольные деформации.

йа рис. 3 приведены значения •выгибов для трубобвтонных образцов диаметром 273 мм, замеренных в середине элемента. . Из графиков следует; что для обра ,,ов высотой 5 и 10 м выгибы .были весьма .значительны и достигали 140 к-:. Зависимости /</ - / д. : пустых труб также имели криволинейный'характер. Вигибц образцов из пустых груб при одних и тех же нагрузках били значительно больше выгибов трубобетонны. элементов. -

ГО

<7." ¿27 4а сс г<2 <& ¿'Э ; /,/•'}>

Рис. 3. Сравнение экспериментальных и теоретических значения вчгибов трубобетонных элементов

диаметром 273 мн. - Экспериментальные,

—--теоретические значения*

Рис. 4. Расчетная схема гибкого цектрифугирогш-чогг. вне центренно сжатого элемента

Н

Й5Я ззех иопдааниж образцов или па^актерии» ривиомер..о« раопрсделаиле крисязш по 'виоохе. а испьланй'.-х обри^цах кз обнарукоио признаков появления ввршра пластичности в зоне действия наибольшее моментов в сродней части образца, что согласуется с выводами, полученными для трубобетонЕ! сплошного поперечного сечения другими авторани.

Таким образом работа гибких центрифугированных трубобс-тоннщ злеиенхов завиоиг как от высоты образца., так и от величины начального эксцентриситета приложения нагрузки. На величину деформаций и выгибов влияет толщина бетонного слоя. Находящееся внутри трубы ядро, -независимо от толщины бетонного слоя, препятствует потере мастной устойчивости стенки трубы.

В -четвертой глаге рассмотрено напряженно-деформированное состояние сжатых центрифугированных элементов с учетом гибкости. В ряде случаев при расчете строительных конструкций требуется вычисление напряжений, деформаций и перемещений в зависимости от величины действующей нагрузки. Однако вопроса связанные с оценкой напряженно-деформированного состояния скатах гибких элементов.с центрифугированными ядрами до выполнения настоящей работыне рассматривались.

"При решении задачи в упругой стадии приняты следующие предпосылки к гипотезы теории упругости:

- о'сплошности и непрерывности тела до и после деформации; ' *'

- о равенства нуле начальных напряжений;

. между деформациями и напряжениями принята линейная зависимость;

- использован принцип Сен-Венана о независимости напряжений от способа .осуществления нагрузок'для точек, достаточно

■удаленных от места приложения этих-нагрузок;'

~ о малости по сравнении с единицей относительных переме-"щений, сдвигов,. углов поворота тел-.

, Рассмотрен трубобетонный элемент длиной ^ (рис. 4), представле нип составным цилиндром, состоящим из круговой стальной трубы-оболочки наружным радиусом £г и центрифугированного бетона кольцевого сечения наружным ре :усом и

а

м ......г 1 ' I ■ ' •- , ГОТОН'-: у, .О^м-Г:'.!;'. Ю? ;<Сл'.>;'!;:Ч р.Ь--

• устл-я .л/ и развитием гч'пбоз могопт

г1 яо.чпги рггига М ~ Считается, что ботошшЯ

с.";.» че-'.ч <*о отальЕгоя грубяя-ободочкой. Нейтральная линия :;чт пс* "ручное сзч?аис г-лекента яа четыре области: 3:3 -г:Г'! :: "¿"гтптт&я области бстсна; 2; 4 - елтя и растянутая" I с'.-г.^гп ' и. Ц-штэоннзввстинш со дул и деформации и коэффа--лзн г> гсг-с деформаций для :акдоП области ¡2« , \?х (И = Г, 2, Г". 'О- Г-идзча состоит л определении переиецзаий и , , : --'опчадип , " > » > >

• , 'п' , (Г-г , '>":<■'(, '¿у-у , Ъгх , интенсив. .„. п ,, нитсисигности напряжений $1 , которые

' • ,41! у-.)-!' ОСЧО ГН!'Ч урчгпенкям теории упругости.

Р^ди-п отеаа ¡.«годом математической теории упругости. • шетгоето как г.огдНпгацпя решений, разложвтшх - •..■ -"ч?'-'1.:: -'.'реой и второй стспсни л соответствии с теорией

• ,;>. При стон использованы функции конплеконого

определения перемещений в областях (И-- I, 2, 3, О п.: „-»г-жи звшсглюсти:

* Г я (¡к *(<1п - У«)х -м Рн -7 "

1 »Г А и (г г; ¿гк - с' г,3 г /,п - О, ) у " -- ' ¡я +¿,1«/?* - О, у1- О,?** -

С(Л. *-•

+ О-Л Ли як - \?!{) д>и -«3 .VII /г4;

и

где И»- и*.

кВ -сфответоткш с ураяоднюш Коей подучеан формулы дл-шчколешш деформации.

Согласно уравнений Гука для напряжений в каждой ;:з областей I, 2", -3, инеем:

Дй* * <1 е О к *■ ; ¿мну,, а^ рк ; (б)

&1. и • О 'Л V Ос * е? ; «О • (7)

« 2 Я«■ * /¿и} 'I«о/ ^8)

г«з й * * ; 2.« » Л-/07**>«)(<•* Лг)).

В-диссертации иыеятоя выражения для определения параметров, -входяклх в приведенные выше формулы. '

Прк репении задачи в пластической стадии используется пегод перзчекнвх параметров упругости и гипотеза "единой кривой", согласно которой -в соответствии с теорией А.Л.Клью-и»пс свелсймость келду интешшюотьа дзфориации р квтспсив-иоегья напряжения С» -£/ подобна зависимости между деформация,.;;; и напрялекайкз 0" - <£ . Использованы такле предяокз-вйп Л.Й.Схйррлкг.з об определении изменяющихся-с ростом на-в£й53ПИ8 иодуяей де^орквцкй £ -и кооф|да,иеигов поперечна;;

Д'-.ОрПЗЦИЙ ■ '

По »рягадешю^у алгоритму составлена прогпамш для отны г'лирклщш-дгформированного состояния внецентренно с.;с.ш.с гг..;::;;.< р.'Л'тряфугйриауиых'тр^обстокйюс ъденентов с ЕЗл. • .'

Кровздеш сспосгасленая окезорихестальных и теорзгк»-сс~ ви.чеяай дз«.оп>:лцпй и поршепенип и- -йтакшж образцов. ТШоста8лени&'оксперпкснхальнмх и теоретических значений вигкбоо привокзю во-рис. 3. На рсе.>: эчапех загрудешш сг.гпорйнентальаые к теоретические значения совпадват удов-лйтьорятсяьио. Резнике ко прегкзйса- 6%.

Тсл;;п'. образом получеиияе зависимости позволят; полно-стьа опивать ¡гапряжегаю-дг^ормированное состояние гибких шзцеяурсиие» сгятис слйиоитое с центрчфугироваиним ядром.

г'У

!i rmoft rj!:vur; С/лу.;. ¿зпрссц, o„ !■'■ •, n ;. -,•<.•„■.-a: : • •к кгсуилй способ«готд трубой'ïciiiu'x -!:tçrrjht;>r- о уч-.чпь -•ост:;. Отмечено, что к настоя^зну врск-дн; олбогц и

[редложены мотоди учета гибкости пра рвсчтт схггит .•онних элементов сплоипого' поперечного сечсяип. Uootzvtqtw-•яе рекомендации содержатся-в работах Р.С.Савчзрозс.-.-'Яч», i.И.Сторож е н ко, И. С. Яро вого.

Из анализа имеющихся способов расчета гибких щсцспгзк-ю скатах элементов сделан вывод, что кк оу"ь oojsckt s jt»««»-leiroit- несущей способности короткого аяеиепга путем за на коэффициент меньше единица, учктетедоял гмйчоегь и неляемий в зависимости от шюги аяенгитп а аксцев^ркокгоук лекствувщзй нагрузки. Эти способы отгз'пзт рсхо!«йлгпкп:., цзржащимся в нормах по расчету яелезебетошшх и мепшичг'.кк*: гонструсций. Такой подход выбран и при рзэрабогкз рококо ида--дий по расчету гибких центрифугировании»: труСоЗегзкнас глосситов.

Наиболее падок кнп и то чаи в истод определения ncoyrsit способности гибких центрифугировании трубобстоатяс ояеаекхол ио-пучен на основе оценка аапряяешгс-дефорнирогякнет состояния, грубобетона, разработанного, в настоящей работа. JWsi'CKKO определение продольных и поперечная н&арш?вкя, дэфориа1ПГ1 п. перемещений v трубобетойном элементе в за'гаоимсгв ег' юянчь-ни дейстзуоцего усилия как з упругой cramt, так в о учзтзч пластических деформаций. Ралее было обуслепямо, что z rfv:;;eï~ ве несущей способности принииаетоя у силке-, ппн которой « и?^-более напряженном поло ¡aie дости^ится. дефрмацкч, c;>o?;"!ï от-вуоаде началу реку чести. Таким образом не «та-

кого труда при оценке «апря»еяво-деф>ршросаь1!сгг> coi'oîst:: зафиксировать величину этого усилйя. Срашснас экепвр<:и.!<;£и'.~ ных и теоретических значений кевувея способности, гичяилогагд в результате оценки Ийпрялеиио-дефориароБлшюгэ оооточ-*нл элементов показало, что они совпадают удойяагяорйтеймм.

Возможно определение нзоукой «wcctfnocrar цмтр,*%уг:1[?еьп ных трубобетонных элементов на осногз у«з вярабостккого иол-хода к учету гибкости при их рясчете.

расчетная формула для определен -я незуг.за спсзо&эдзг

'Г

1 Л

сжатых-цзптркфугированннх элементов с учетом гибкости пред-ста ¿ясна -в виде:*

//«? </еС , _ (9)

где Д/рзг- наибольшая несущая способность, центрифугированного трубобетонного элемента при осевом сжатии;

ЧчзС- -'коэффициент продольного изгиба, при внецентренном

- _ окатии.

- Козффяциенг определяется в зависимости от приведенной уелоеной гибкости Ях&Ли привгденного относительного эксцентриситета <?

■ Значзвия С М</определявтоя из выражений

•я.*««/* ,ц вр/вз > сю)

где Я приведенная гибкость

-Л « .. си)

расчетная висота ¡элемента; ¿и*о'- приведенный к стали радиус инерции. !

!

(£ПТ, (12)

гдЬ - коэффициент, определяемый в соответствии с-СНиП ' П-23-31,;. . '

т = с0 ^?tíй'/u/tí^</ ;. ■ (13)

гдз Йо - качальйай эксцентриситет действующего усилия.

. В зависимости от и'бь&уопределяется значение коэффициента графикам приведенным в диссертации.

Вопрос сб определении несущей способности трубобетонного центрифугированного элемента подробно изучен в работах Л.К.Хадеда и А.И.Теселкина. Значение А/рехрекомендуется вычислить .по формула

* $ &&ПТ Л6 , (14)

где ^ - кооффищюнт, учитывающий аффект обоймы в центрифугированном элементе. Его значения получены на основе

1*й

o jp^i.f ¿TK .-к д «eiibus "аоторца^ .ним&лп (шсяедокнай ценг-p;::;;y* ¡ i о- /хыа L/jécSi'.^ua я щ-илдени я диссертации.

Уьчнковдгф, что эг.смерш'.енчллышз и георе^ичеокие значения, начисленные по приведенным выше формулам, совпадают удовлетворительно." Таким образом при расчетах гибких сжатых центрифугированных трубобетонных элементов могут использоваться как более точный метод, основанный на анализе обвемно-го напря,:сенно-де!$ормированного состояния конструкции, 'так и более простой метод, предполагающий использование готовых: таблиц и графиков.

К настоящему времени доказано, что использование .трубо-бетона в строительстве экономически целесообразно.

По просьбе Государственного проектного' института "Днеп-рогражданпроект" о нашим участием били запроектирована вмео-то железобетонных стоек-колонн трубобетонные конструкции высотой 14,325 м из труб диаметром 540 мм, поддерживающие структурное покрытие главного зала ожидания Днепропетровского автовокзала.

По предложению треста "Кривбассшахтопроходка" нами были запроектированы стойки из бывших в употреблении стальных труб, заполненных центрифугированным бетоном.-яолонны для сенных складов в совхозе им. Ленина и колхозе "Украина". Колонны имели высоту 7,60 м при диаметре 273 мм.

Центрифугированные колонны для сенных складов (120 шт) были изготовлены на Апооголовоком МИ Днепропетровской области .

Отработана технология укладки бетона в-труби методом центрифугирования, которая ничем не отличалась от использованной при изготовлении испытанных нами опытных образцов.

В результате технико-экономического анализа установлено, что экономический эффект от строительства одной трубобетон-ной колонны на Днепропетровском автовокзале по приведенным затратам составлял 3847 руб по сравнению с железобетонными (по ценам 1984 г). При этом расход цемента снизилоя на 5,4 г, а трудозатраты в 2,1 раза.

На один сенной склад общий экономический эффект по приведенным затратам составил 3124 руб. Расход цемента снизился

Г*

о !>,6, а хрудозитрь-тц в 1,5 раза.

Акты о здедрешш результатов райоты в'строительство с деряатсд в "Приложении'"*.

■ ОБЩИЕ ВЫЗОДЫ '

Представленная к защите работа посвящена исследование напрк^енно-десуармирошнного состояния и несущей способное'! гибких сжатых центрифугированных трубобетонных элементов к имеет, в основном, экспериментальный характер,.Основные ре-оультатц работа следующие. -

I. Заполнение труб бетоном методом центрифугирования возможно на существующем оборудовании. При-этом гарантируе ея снижение трудозатрат и высокое качество бетона в ядре.

2'. В процессе экспериментальных исследований били исп таны образцы, имевшие высоту 1,5...10 м, диаметр 273-426 н и представляюгле собой фактически натурные сжатые конетрук цик.

3. В результате экспериментальных исследований устано лено, в какой степени на несуадую способность гибкого сжато, центрифугированного злеменга влияют высота, диаметр, эксце триситет приложенной нагрузки. .Трубо бе тонные элементы имел. б 21..2,5 раза большую несущую способность, чем аналогичны конструктивные элементы из пустых труб.

4. В центрифугированных сжатых элементах- на всех этап; загрукекия бетон и сталь работают совместно.- Эпюра деформации по поперечным сечениям 'близка к треугольной, а нейтрал; пая1 ось омецена в сторону сжатой зона. Зависимость мезкду усилиями, деформациями и перемещениями на всех этапах рабо-: элемента криволинейна, 'что объясняется спецификой работы гк нагрузкой бетонного ядра и всего элемента в целом.

51 Приведенный в диссертации метод оценки напряженно-.деформированного состояния скатах центрифугированных трубобетонных элементов с учетом их гибкости позволяет с помоды ЗВ!4-вычислять продольные и поперечные напряжена I, деформащ и перемет: ия на всех этапах зарружения конструкция и их Н£ суцу» способность с учетом объемного напряженного состоять бетона ;; стали и разыва^цихся пластических А-формаций.

Л?

6. Предложен упрощенный метод определении несущей способности сжатых центрифугированных трубобетсшшх элементов с использованием готовых таблиц и графиков, обеслечявэоция удовлетворительное совпадение теоретических и экспериментальных значений. '

7.- Центрифугированные трубобетоннце элементы рационально использовать в конструкциях, воспринимающих большие сжимающие нагрузки. При этом получается значительный гехнико-экономичеокий эффект, заключающийся в экономии материалов, трудозатрат и снижении стоимости.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах. '

Г. Краснбпольский В.Н., Масич J.B., Та'рановокий О.Л. К вопросу о влиянии качества заполнителей на прочность бетона. Деп. рук. 8395, БНИС Госстроя СССР, вып. 8, 1938. ,

2. Масич Л.В., Краснопольский З.Н., Таранозский 0.1. Исследование влияния свойств мелких заполнителей бетонов на расход вяжущего. Деп. рук. 8396, БНИС Госстроя CCQP, вып. 8, 1988.

3. Харченко O.A., Тарановокий 0J. Трубобетонные элементы с упрочненными ядрами.//Тезисы докл. респ. науча.-техн. конф. Совершенствование железобетонных конструкций, работающих на сложные виды деформаций, и их внедрение в строительную практику. - Полтава, 1989. - Часть I. - С. 182.

4. Стороженко Л.И., Тарановсклй О.Л. Скатне элемента из центрифугированного трубобетона.//Тезисы дом. 42 научн.конф. Полтавского ИСИ. - Полтава, 1990. - Сб. - С. 103.

5. Стороженко 1 .И., Тарановокий О.Л. Работа гибких ът-гых грубобетонних элементов с центрифугированными ядра;.;.1». //Тезисы докл. 43 научя. конф. Полтавского ИСИ. - Полтлюа, J.99I. - Сб. - С. 131.

6. Харченко С.А., Тарановокий ОЛ. Особенности работы скнтых центрифугированных трубобетошшх конструкций.//Тевноы докл. 44 научн. конф. Полтавского ИСК. - Полтава, 1992» -Сб. ч. 2.' - С. 141.