автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Напряженно-деформированное состояние и расчет несущей способности сталебетонных элементов, которые действуют на центрированное сжатие и сгибание

ПОЛТАВСЬКМ ТЕХННШЕ 7Ш. ¿ЕРСИТЕТ

На правах рукопису

РГБ ОД

1 3 Ш.й 1996 ГАЙДУК ОЛЕНА МИКОЛШНА

НАПРУЙЕНО-ДЕФОРйОВАЕИЙ СТАН ТА РОЗРАХУНОК. НЕСУ401 ЗДАТН0СТ1 СТАЛЕЕЕГОННИХ ЕЛЕМЕНТ13, Щ0 ПРАЦШТЬ НА П03АЦЕНГР0ВИЙ СТИСК ТА ЗГЛНАННЯ

Спевдальшсть 05.23.01 - Будхвельм консгрукцхг,

буд!влх га споруди

АВТОРЕФЕРАТ дисертащх на здобуття наукового ступеня кандидата технхчних наук

Полтава - 1996

ÄHcepTauis» о рукопис.

Робота виконана на кафедр! буд1вельно1 нехатаки Харк1Всько1 державной академ1х залхзн^чного транспорту,

Науковий кергвник - доктор техщчних наук, професор % "»

; 1 л'

Е.Д, Чихладзе

0|iuiiiHi опоненти - доктор техшчних наук, професор 0.1. Шагхн - кандидат техщчних наук, доцент Г.А. Молодченко

Пров1дна усганова - Хармвський державний проекгний 1нститут "Енергопроект"

Захист дисертацхг вхдбудеться " 28" травня 1996 р. о 14 годинх на засхданщ спецхал: зоьаног ради Д.25.01.02 за спещальнхстю "Буд1вельнх конструкщ1, будови i споруди" Пол-тавського техмчного ушверситету за адресов: 3I460I, м. Полтава, Першотравневий проспект, 24.

3 дисертацхею можна ознакомиться у бхблготещ. укхверситету-.

Вхдгуки на автореферат просимо надсилата на 1м"я вченого секретаря у двох прим!рниках, заз£рених печаткою.

Автореферат po3iслано "_" кв1тня 1996 р.

Зчений секретар спец1алхзовано1 ради доктор техщчних наук професор

^в^И БоВДар В.О.

ВСТУП

Акту альмсгь дослгдження. Зниження вартосп та трудо-М1Сткост1 буд1вництва може бути зд1йснено шляхом застосу-вання конструквдй з зовнгшнхм армуванням заметь стальнлх I в багатьох випадках зал1зобетонних.

Дьому сприявгь наступи переваги сталебетонних кон-струкщй: спрощення технолог11 виготовлення, скорочення витрат на опалубку та закладнх детал1 ; ефективне викори-стання мхцностних властивостей матер1ал1в - бетонне ядро мае зб1льшену мхцйсть за рахунок бокового стискання, створюваного обоймой, в свою чергу стальна обойма, запов-нена бетоном, в значнхй мхрх захищена вхд втрати мхсцевог та загально! ст1й;сост1 ; повднання функвдй робочо1 армату-ри 13 захисгом вгд механгчних та хнших вплив1в ; зменшення висоти елеменпв, отримане завдяки в1дсутностх захисного шару 1 в результата компактного розташування арматури. Зхдеутшсть внутргшнього армування /хомутхв, вгдгибхв, монтажних крюк!в, петель/ дозволяе отримаги добру щ!ль-нхсть х однорх'днхсть бетон/ в оболонц1. Заповнення обо-лонки бетоном не викликае загруднень технологачного порядку .

Для гндвищення ефективноста г б1льшого розповсюд-ження конструквдй з зовнхшнхм армуванням у практику бу-дхвництва необХ1Дна розробка способхв розрахунлу, що враховують взаемодхю мхж обоймою та ядром та IX взаомний вплив на напружено-деформований стан \ несучу здагнхсть бетонного ядра, обойми та ВС1С1 конструкцхг в щлом/.

Мета дисертащйно! робоги: розробка способ1в розра-хунку сталебетонних елементав прямокутного перерхзу на

мхцйсть I деформативм сть при позацентровому стиску га згинанщ в умовах статичного дороткочасного завантаження.

Практична цх иметь. Використання а каркасах промлсло-вих споруд х, зокрема, в каркасах машинних залхв атомних електросганщй, сгалебетонних колон дозволяе гадвищиги на-д1йнхсгь, знизиги матер1алом1сгйсть, раадонально викори-сговуваги магер1али буд1вельних консгрукщй каркасу.

Запровадження. Методика розрахунку та донструктивт рхшення сталебетонних та -дом61 нованих донструкщй запро-ваджет Харкгвським в1дд1лом науково-досл1дницького институту Енергопроект у проектних р1шеннях сталебетонного каркасу учбово-тренувального центру Запорхзько1 АБС, а Ки1В-ськии 1нстигутом Енергопроект у проектних рхшеннях каркасу Кал1Йнградськох ТЕЦ, складу готовох продукЦ11 та си-ровини, арматурного цеху га 1н. об"актах.

Апробац1я робоги. Результата теоретлчких х едсперя-менгзльних доелгджень допов1дались на конференщях Хар-ывського державного авгомобхльно-шляхового техн1много ушверситегу /ХАД1/ \ Харивсько1 державно!' ал&А&тт за-лхзничного транспорту /ХИТ/, над ру ковам у 5 наукових статтях, в тому чис;а огримано I авторське свхдоцтво на винах1Д.

Наумова новизна робота визначаеться:

- розробдов способу розрахунку сталебетонного еле-менту прямокутного поперечного перер1зу на позаденгровий стиск, що дозволяе роэхрити контакт мгне бетонним ядром х стальною обоймою 1 з цих позищй ощнити несучу здагнхеть вонсгрукц11 в вдлому ;

- установлениям залежноегх 1«ж згикавчим моментом I кривизною при косому та прямому згинанщ !

- визначенням законом!рностей змхни контактних дотич-них 1 нормальних сил у проце<л змхни напружено-деформовано-го стану перер1зу колон ;

- врахуванням впливу поздовжнього згинання на несучу здагн1сть сталебетонних позацентрово стиснутих стержйв.

Публхка1ця. Основний зм1ст роботи вхдбито у 5 друкова-них працях.

Обсяг I структура робоги. Диоертацхя складаегься хз вступу, чотирьох роздхлгв, списка викорисганих джерел, 89 сторхнок основного тексту, малюшив, 12 таблиць, до-дат в.

ЗЖСТ РОБОТИ

У вступ! обгрунтовуогься тема дослз:дження, XI актуаль-нхсгь, формулюються мета I завдання I надаогься коротка характеристика роботи. Кр1м того, туг указам нов1 науковх положения, винесенх на захист, х перелхк основних публ1кащй.

У першому роздхл1 наведено огляд лхтератури з проблеми, що вивчаеться, Зауважуеться, що питания насучоз: здагноси сталебетонних колон при позацентровому с тис ¡су знаходиться у полг зору багатьох дослхдниив, що пов"язано з широким прикладним характером проблеми. Огляд л1тературних джерел проведено по дейлькох напрямкам: спочатку розглядаюгься правд, в яких автори дослхджують р1знх види армування бетону, з метою йдвищення його м1цност1. Особливе мхсце вхдве-дено працям, де доел*джуються конструкщл з арматурою, вико-наною у виглядх сущльнол: обойми, як найбхльш конструктивно вийдний вид армування. лал1 досл1 джуються пращ, в яких проведено аналгз мхцносп та властивостей бетону в умовах складного напруженого стану. 7 першому розд1л1 зроблено також короткг тдсумки х поставлен завдання даного Д0СЛ1Д-

жоння.

31дзначено, що великий внесок у вивчення рхэних вщцв консгрукщй 13 зовщшнхм армуванням внесли Алперхна О.Н., Гвоздев A.A., Гомбаров Г.А., Добудогло Н.Г., долженао A.A., Карпинський В.1., Консидер, Курило A.C., Лхпатов А.Ф., Ло-патго А.Е., Марешн В.Ф., Передер1й Г.П., Рошовський В.А., Рутгерс З.А., Санжаровський P.C., Стороженко Л.1., ТрудльВ.А., illariH ОЛ., Чихладзе Е.Д. га in.

Б даний час накопичено значну йльмсть праць, присвя-чених експериментальному i теоретичному досл1дженню мхцно-стх та еластичносп бетону в умовах складного багатоосного напруженого стану. Це, насамперед, правд Берга О.й., Гвоздева A.A., Генхева Г.А., Зайцева Ю.В., Хисюка xi.H., Коза-чевського A.I., Карпенка H.I., Лейтесао.С., Лукши Л.К., Молодченка Г.А., Писарэыка Г.С. та ih. 4i роботи сприяли з"ясуванню р1зних cTcpiH складно1 оцхнки НдС i НЗ. Але не Bei питания були вирхшеш:. Погребують розробки способи розрахунку сталебетонных колон прянокутного nepepisy на позацентровий стиск. Великий вклад у розгляд данох пробле-ми внесли вченх Байков В.П., Гвоздев A.A., Вахненко П.Ф., Залесов A.C., Торягак М.С. та iH.

Шдкреслено, що значга експериментально-теоретичн1 дослхдження miuhocti i деформагивносп бетону в умовах багатоосного напруженого стану при простому та складному на-вантаженнях зд1йсненх ЩЦ ЗБ Держбуду Pocii. На ccHOBi ана-л1зу еюспериментальних даних НД1 ЗБ запропоновано hobi спхввгдношення н1ж прукнопласгичними деформациями га напру-женнями, що б1льш повно враховувть прояви непружносп, псевдопластичносй бетону при bcix рхвнях напруженого стану, що мае велике значения для птдвищення ефективнос-п

розрахунйв.

Наданий огляд досл1джень сталебетонных конструквдй показав, що характер деформування х вичерпання нес/401 здатностх позацентрово стиснутих у двох напрямах сталебетонних колон дослужено недостатньо. Не виявлено впливу сувдльнох обойми на процес деформування х руйнування колона, не дослхд-жено контактш сили м1ж бетснним ядром I стальной обоймою на всьсму Д1апазон1 завантаження колони, не ощнено вплив поздовжнього згинання на несучу здатн1сть I деформахивнхсть сталебетонних колон.

7 другому роздхл1 розроблено магематичний алараг, що дозволяя вирхшувати питания розрахунку при позацентровому стиску I згинанш ,.включавчи з"ясування аспекив взаомод11 М1Ж обоймою га ядром I IX взазмного впливу на напружено-де-формований стан г несучу здагнхсть бетонного ядра, обойми х вс1в1 конструкцхх в цхлому.

Теор11 деформування бетон/ не завжди добре описують конкретм види напруженого стану, тому нам уявляеться можли-вим при опису процесу деформування бетону в умовах триосного, двоосного \ одноосного стамв скорисгатися фешженологхчним гидходом, який являе собою викорисхання дгйсних Д1аграм деформування магер1алхв для конкретних видхв напруженого стану. При цьому нел1И1йно деформований матерхал лризводитьея до 13отропного звичайними 1нтегральними характеристиками, модулем деформавд!* 1 коеф1ц13нтом поперечних деформацхй, Останвд являюгься змхнними величинами 1 залежать вхд р1вня напруженого стану.

В якост1 виххдних експериментальних дгаграм деформування бетону в умовах об"емного напруженого стану використа-щ даш Нд! ЗБу та дослтдження 1л1нойського х Легайського

умверситеив США, а для плоского - данх Г. Купфера.

Залежнхсгь отж напруженням 1 деформащею в головних напрямах прийнята у виглядх

аЛА(й\ /V

Для в1дпрацввання експериментальних даних складен! I В1длагоджещ программ на ЕОМ, якх дозволяють визначити пара-метри деформування для бетой в м1ЦН1стю = /25-60/ МПа при р1зних

. г*"'6» •

^ 'а

Схчний модуль деформаад! бетону при стисканм /розтя-

ганнх/ 1 коеф1вдвнт поперечно1 деформац11 бетону записуать-ся для об"емного напруженого стану у в]-дпов1.дносп з рекомен-дацхями ВДХ ЗБу

г 96-К . , /2/

V е^Зк- ' ь ¿[6+лк]

де К - схчний модуль вхдносних об"емних зы!н бетону; С - схчний модуль зсуву. Граничт напруження у реши обойми обчислюються з вико-ристанням енергетичного критер1я пластичностх Щзеса, а гра-ничм напруження у бетонному ядр1 - критер1я пружностх В.А. Яшина.

Розглядаеться сталебетонний елемент, завантажений виму-шенов деформавдви <5 =К-У /мал. I/, де К - кривизна нейтрального шару, X - в1дстань вхд нейтрального шару до волокна, що розглядаеться. Лрипускаеться, що ядро та обойма у стиснуйй зой працюють сильно, без вхдриву I прос-ковзування. В розтягнемй зощ можливе виникнення щхлин, нормальних до поздовжньох ос1 элемента. Критерхем виник-

нення вдлин для конкретного виду напруженого стану е досяг-нення у волокнах бетону граничних напр/жень. Щсля виник-нення Щ1лин у напрям1 дЦ максимадьних розтягуючих напру-жень, в перпендикулярних напрямах смуги бетону прациють без ццлин. Напружений стан э перер1з1 сталебетонного еле-менту показано на мал. 2.

Розрахунковг схеми обойми га ядра у поперечному пере-рх 31 сталебетонного елементу показано ни мал. 3. . оа нев1-домх прийнято нормальнг X ■ , Х^, Хр . Х^ , Л// » Х±р та до-тичй Х0 ,Хш,Хх , ха, Х±и) , Х^ контакгй сили у стисненхй та розтягневдй зонах перерхзу.

Сили взаемод11 1«« ядром та обоймою зиаходяться хз умов р1вност1 перемхщень на меж1 контакту з насгупног сис-теми рхвнянь

•••• /^«Л / матрищ А являють.собою рхзниця попереч-них перем!щень точок К обойми I ядра вхд одиничних сил

Х- х± Хк . Елеменги / Л^-Л*<. /

матрищ-стовпця Н - вхдпов1дно рхзницю поперечних перемхщень обойми та ядра В1Д заданого змхщення торцових повер-хонь елементу /мал. 3/.

Поперечнх перемхщення . Хд

внзначаються у замкненому вигляд1 шляхом розрахунку контура /мал. 3,а/ методом сил. При цьому враховуюгься деформа-Ц11, викликанх згинанням х поздовжнхми силами. Для визна-чення поперечних перемхщень В1Д одиничних сил Х^ , ... , Ху > • ••••^«У ЯДР* розв"язуеться плоска задача хз зм1нними параметрами пружносп 7 I Ё .

* * • -»

/3/

Мал. I. Схема навантаження на сталебетонный елемент

Мал. ¿. Напружено-деформований стан в nepepiai сталебетонного

елеменгу

Мал. -3. ..Роэрахунковт с-хеми сталебетонного елементу

Отримавмо £

дГ

. I Ё э^

дхг

V/-"/) ! Е Эр

л

Е

--О. /V

В якосп числового методу вир1иення застосовуеться метод ск1нченних р1зниць. 7 згорнутому вигляд1 йнцеве вирх:-шувче рхвняння МКР для точок з координатами /7 ,3 / можна уявити наступним чином ¡.»г

■г «---г

/5/

Значения функц11 ^ та 11 поххдно! на контур1 визнача-егься за допомогою рамнох аналои £.

Поперечн1 перемхщення обойми Б1д заданих поздовжнгх зм1щень визначаються наступним чином: у напрямг ос1 ос

у напрямг ос1 у

ё'тр.

/б/

А* гМ/К. ах ъ-

лкс й У 2.

Коли 3 = 0 /позаценгрозий стиск у напрямх ой X /

"кс ¿Э

кс 2 '

У точках обойми, розташованих нижче нейтрально1 001, поперечнх перемхщення визначаються за тими ж формулами, але з протилежним знаком.

Поперечга перемхщення у ядр1 В1Д заданих деформащй знайдено в результата наближеного вирхшення просторовох задач: теорх1 пружноста для призматичного пла одпнично1 дов-жини, виконаного !з 13огропного матерхалу 1з змхнними параметрами деформування

и = \с=сй5р)МКс1х МК Ц

. о /7/

V - й = С05у ->-&!}ЬШ .

0 о

Коли Р = 0 /позацентровий стиск у напрям1 осх: ее /

А А.

о о

де . ^ - ордината I абсциса точки, в лай визначааться

перемхщення.

Запропоноване розв"язання реалхзуегься чисельно кроко-вим перебором деформованих етапхв сталебетонного елементу. У нульовому наближенщ вир!шуегься пружна задача для наве-деного перер1зу. Ьизначаеться положения нейтрально1 Л1Н1! I. площини згинання.

Кокний деформований стан визначазться кривизною К-=К/1 де К„ - крок кривизни, I - номер етапу.

Жнеаризавдя нел1н1йного боку задач! здгйснввться в процесх посл1Довиих наближень, змхнними параметрами якого являються мчний модуль деформавдх бетону £ I коефхщент поперечно! деформац!! ^ в кожшй точщ скхнченно-рхностно! «тки. При розв"язуванщ системи р!внянь передбачено процедуру виоючення контак.тних сил, но перевищують сили зчеп-лення М1Ж бетоном та обоймою.

Елементи аерер1зу, в яких ■ Де б - гра-

ничне значения головного розтягувчого напруження, виклю-чаються 13 роботи у поздовжньому напрямх.

Б результап розрахунк!в за викладеною вище методикою отримано крив!, що визначають залежшсть мхж згинаючим моментом х кривизною в перер1з1 елементу. 41 залежносп використовуються для розрахушсу залхзобетонних колон при

поздовжньому згинанн1 . Позаценгрове сгискання розглядаеть-ся як поодинокий випадок косого згинання на осьов1 дефор-мащ1, що вхдбуваються сумхсно. Фгзичне р1вняння в цьому

випадку мае насгупний вигляд *

К = <КМ)--М/а.

Геометричне р!вняння

* * С(*и ! I 1

к =-п К-77Л- /У випадку поздовжнього /9/

з'гинання/.

Рхвняння рхвноваги

М. =

13 р!вняннях /8-10/ уведено гакх позначення:

/Ю/

Л»о - жорсгюсть перер!зу вiднocнo нейтрально!* Л1шх ;

I и Лк - ^ »

1 = ' зш ъе , де ■£ - зм1нна, що мае

розм1рн1Сгь довжиня ; и,V - проган в напрямгсу осей

- жорсткхсть в!дносно геометричних осей ;

X; - прогин в плоскостх згинання ; М0=ЫГе-ео) е0 - випадковий ексцентриситет.

Зв"язок тж кривизною г згинаючим моментом, отрима-ний в результат! розрахунку коротких колон, К = Ф(М) приймаегься у табличной форм:. Для промхжних значень кривизна визначаеться за допомогою хнгерполяцхх. Розв"я-зування зд1йсню5ться методом скгнченних р1зниць. Для цього стрижень розбивазться на п(Ш) елеменгсв. У кожному вузл1 /кр1м торцевих/ записузться розв"язуюче рхвняння, отрлмане шляхом замхни диференвдального оператора кхнцеворвностним. Величина прогнив у вузлах схтки уточнвзтьея в 1теращэнному процест, який продовжуеться до досягнення гочностх, що вимагаеться.

У третьему розд!Л1 викладено методику проведения

1Н

експериментальних досшджень, техгачш засоби, що викори-стовуються при цьому, виконано аналгз отрлманих результате 1 проведено IX поргвняння з результатами теоретичних розра-хункгв.

Для експериментальних д&слхдкень, описаних у цьому роз-дхлх, вигоговлено ДВ1 сергх зразгав. Перша сергя складалася 13 п"ятнадцяти зразив з розмхрами 125x125 мм I висотою 500 мм. Товщина обойми : 5 -2 мм. Друга сер1я вклвчала шхстнадцять зразыв, розмхри поперечних перерхз1в яких до-рхвнювали 120x60 мм. Товщина обойми 8-3,2 мм, довжина зразкхв £ = 1000 мм. Колони першо1 I друго1 серН виготов-лялись 1з двох стальних лист1в, 31гнугих у випиуц швелер1в 1 зварених уздовж усязг довжинл, зразки заповновались бетоном.

Величина модуля деформащх бетону визначалась в результат! випробувань балок розмхрами 40x40x160 мм на епе-цхальнсму стендх, розробленому на кафедрх будхвельних ма-тер1ал1В Харйвського державного автомоб1 льно-шляхового ущверситегу. Середня величина знайдених таким чином зна-чень модуля деформацН бетону Е£= 26-ТО3 МПа /I сер!я/ га Е6 = 25-Ю3 МПа /2 сер!я/, м1цн!сть бетону шдповхдно: 39,32 МПа ; Р// = 35,4 МПа.

Деформативно-м1дносгн: характеристики стал1 отриманх в результат випробування смуг розм1рами 50x4x0,2 см х 50x4x0,5 см. Деформащх у смугах фхксувалися тензодатчика-ми I оптичними гэнзомеграмк. Огримам в результат! випробувань характеристики етал1 були в1дповхдно такими:

= 378. МПа, б2^ 241 МПа, 570 МПа, ¿Г* =360 МПа.

Т Т О в

Сталебегоннх колони першох' сер!? проходили випробування на Г1дравл!Чному пресх ПММ-125. Опорнх пристро! за-

безпечували шарирн/ схему закрепления зраэка, а спещальнх оголовки дозволяли проводити випробування колон з ргзним поперечним перерхзом I рхзними ексцентриситегами прикладен-ня зовтшнього навангаження. В процес1 випробувань замхря-лись поздовжн1 I поперечщ деформац11 сталавох обойми. Для цього по всьому периметру середнього перерхзу по довжий нахлеювалися гензодатчики. иентрування колон здысшовалось за показаниями тензодагчикхв. Колони завантажувалися ета-пами з витримками для зняття показань вим1рювальних прила-д1в.

Здз:йснещ експерлментальш досл1 дження коротких колон I числовх розрахунки при центральному стисканщ показали, що при бетонне ядро розгягнене у поперечному капрям1,

але розгягуюч! напруження не перевищуоть напружень, що характеризуюсь мхцйсть контакту М1Ж ядром га обоймою. При р1внх напруженого стану в бетонх = 0,3...0,4 кон-

такгнх нормально х конгактнх догичн1 сили змешдуаться х зм1нюють знак. В процесх подальшого стискання контактщ дотичн1 сили досягають граничних значень, рхвних силам зчеплення м1ж бетоном I обоймой, 1 виключавться 13 роботи. У граничному стащ ядро 1 обойма контактують ляше в кутах перерхзу за допомогов нормальних сил.

Значно складнхша картина напружено-деоормованого стану при позацентровому стиску,_ де поперечний перер1з мао двх зони - стяснуту х розтягнену. В стиснупй зом бетонне ядро проходить п ж стад11, що 1 при центральному стиску. В розтягнугхй зош можливо виникнення щхлин у по-здовжньому напрямх, що призводить до виключення хз роботи частини бетонного ядра.

Руйнування сталебетонно! позацентрово стиснуто! ко-

лони починазться хз випинання обойми у стиснуий зон!. Причиной вйпинання обойми являегьея досягнення у нИл граничних по-здовжих деформацхй, рхвних деформацгям текучостх, i руйнуван-ня бетону в кутових зонах.

В результат! випробувань колон з р!зними ексцентриситета-ми одержано граф!ки залежноеri граничного навангаження вхд вгдносного ексценгриситега, графхки змхни поздовжйх i попе-речних двформацхй оболонок. лоротклх колон, виэначено положения нейтрально!' oci. Експерименгальнх дослхдження були пхдтверджей теоретично /мал. V.

Зипробування довгих колон проводила на унгверсальнхи пдравличшй машин! ГРМ-i хз шкалою силовимхрювача 500 кН. 3 процеы випробування замхрялись прогини в напрямг осей ■X х ^ у середньому nepepiз! по довжищ колони. Випробувались колони на позацентрове навангаження з а1дносними ексцентри-ситетами е/Ь = 0,5-1,5; e/d = 0,3-х,5. Ссновними результатами дослхду являються отркманх веллчини руйнуачих наван-тажень. Сшвставлення георетичних i експериментальних да-них вказуе на високу точихсть теоретичного методу.

/ четвертому ррзд!л! розглядаються питания використан-ня результат!в дослхджень в реальних буд!вельних конструк-цхях, пропонуеться використовувати сталебетокний елемент, що мае п!двищену несучу здатисть /мал. 5/.

иченими Ки1вського iпетитуту "Енергопроевт" за участю автора розроблено сгалебетонний елемент прямокутного nepepi зу, який мае зовщ кеталеве облицоьання, цо виконуе роль незихманноМ опалубки та зовнхшно! арматури X бегонне ядро, виконане методом напхрного бетонуванан, ¡до дозволяв спросги-. ти аиготовлання та пхдаиодахм мхцностнх характеристики ядра /мал. б/.

¿>5- Л5 Л? -М 49 6$ б? <57 65 63 Л5 ??

Мал. Граф1ки залеяносп граничного навангаження

вгд в!дносного ексцентриситета:

1 - експерииентальна крива ;

2 --теоретична крива.

Мал. 5. СталебетонниЛ элемент:

1 - прокатний проф1ль;

2 - проф!льований лист;

3 - з"еднувальн1 /з"еднуюч1/ елементи 13 кутхв; К - бегонне ядро.

"Г

3

"^Т 4-

Мал. 6. 11ерер1з колони

Мал. 7. Двов1ткова колона учбово-гренувального комплексу Запор!зько! АЕС

Харйвським хнститутом "Енергопроекг" розроблено проект учбово-тренувального комплексу Запор!зько1 АЕС !з сталебе-тонних елементхв. Розрахунки сталебетонних елеменпв викона-нх за методикою автора. Фрагмент сталебетонно! колони зобра-жений на мал. 7.

Поряд з викладеною вище методикою розрахунку, реалхза-Ц1Я якох здхйснена на ПЕОМ, в дисертацх! розроблено х.нзкенер-ний спосхб розрахунку сталебетонних елементхв на м1цнхсть при згинаьнх.Визначення наибольших зусиль в поперечному пере-рхэх проводиться,виходячи з насгупних передумов, якх були шдтверджен1 експериментально; опхр бетону розтяганню не враховуегься ; бетонне ядро та стальна обойма працююгь разом, аж до руйнування ; втрага несучо! здагносп перерхзу наступав меля випинання обойми в стиснуий зон! ; бетон стиснуто! зо-

ни випробуе високе напруження, але не руйнуеться, як це вхд-бувасться в зал1зобегон14 завдяки ефекту обойми.

В дисергац11 дай рекомендащ.1 по визначекню необх1Дно1 товщини обойми для р1зних марок сталей в залежносй В1д ха-рактерних розм1р1в перер1зу сталебетонного елементу.

ЗАГАЛЬШ ВИСНОВКИ ТА РЕКОМЕНДАЩ.1

На основ1 проведених експериментальних та теоретичних додсхджень буди зроблем таи висновки:

1. И робой розроблена 1 експериментально обгрунтована методика розрахунку сталебегонних елеменпв прямокутного перерхзу на мхцнхсгь при позацентровому стиску I згинаннх, яка врахов/з контактн1 взаемод11 М1Ж бетонним ядром, що працюе в умовах об"вмного напруженого стану I обоймою, яка сприймае двовгсний напружений стан.

¿. Розроблено г реалхзовано алгоритм розрахунку ста-лебетонних елеменйв, який базуегься на сполученщ методу сил 1 ск1нченних р1зниць з методом послхдовних наближень, що дозволяе при кроковому навантаженга змушеною деформавд-вю моделювати процес деформування елементу аж до руйнуван-ня.

3. Встановлен1 законом!рностх змпш контактних дотич-

них I нормальних сил в процес1 змх ни напружено-деформозано-

го стану елементу у випадку плоского, косого згинання та

позацентрового стиску. Показано, що при V. I В1дсут-

б ^

носп спещальних заходгв, яи забезпечують зчеплення М1Ж бетоном ! обоймою, бетонне ядро контактуе з обоймою за до-помогою нормальних контактних сил в кутах перерхзу.

Розроблена методика розрахунку сталебетонних сгерж-нгв при поздовжньому I поперечному згинанщ , в основу яко5

закладено залежностх мхж згинаючим моментом i кривизною /при N =comt/, як: були отриман1 при розрахунку сгалебе-гонних коротких елементхв. Отримано p03paxyHK0Bi Kp«ßi , якх обмежуюгь зону несучо1 здатносп стержневого елеменгу piз-HOl довжини.

5. Розроблена 1нженерна методика розрахунку сталебетонного елементу на MiunicTb при згинанш.Запропонована схема поздовжнього напруненого стану елемента. Ярийнято, що втрага його несучох здагноси настаз П1сля випинання обойми в стиснупй зощ nepepi3y. Надаш рекомендащ£, як1 регламентуить в!дношення

Основний зм1ст дисертаод!: опублхковано в наступних статтях:

1. Чихладзе Э.Д., Гайдук E.H., Книжник Г.Г. Сталебетонный элемент - Положительное решение о выдаче патента России по заявке № 4940303/33 045456 от 22.01.92.

2. Чихладзе З.Д., Гайдук E.H. Напряженно-деформированное и предельное состояние бетонных конструкций с внешним листовым армированием.//Тезисы докладов 53 научно-технической конференции кафедр института и специалистов железнодорожного транспорта - Харьков, 1991. - С.46.

3. Гайдук E.H. Экспериментальные исследования сталебетонных колонн при косом внецентренном сжатии //Тезисы докладов 55 научно-технической конференции кафедр института л специалистов железнодорожного транспорта -Харьков, 1993. - С. 40-41.

4. Гайдук E.H. Методика расчета сталебетонных эле-

ментов при косом внеценгренном сжатии: Информационный листок ИЛ !f> 98-95 - Харьков, i995.

5. Гайдук E.H. Расчет гибких сталебетонных колонн прямоугольного поперечного сечения при косом ваецентренном сжатии //Тезисы докладов 57 научно-технической конференции кафедр института и специалистов железнодорожного транспорта ~ Харьков, 1995. - С. Н.

АННОТАЦИЯ

Гайдук E.H. "Напряженно-деформированное состояние и расчет несущей способности сталебетонных элементов, работающих на внецентренное сжатие и изгиб".

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. 05.23.01 - строительные конструкции, здания л сооружения. Полтавский технический университет. Полтава, 1996.

Проведены экспериментальные и теоретические исследования сталебетонных элементов на внецентренное сжатие и изгиб. Разработан способ расчета сталебетонного элемента прямоугольного поперечного сечения на внецентренное сжатие и изгиб, позволяющий раскрыть контакт между бетонным ядром и стальной обоймой и с этих позиций оценить несущую способность конструкции в целом.

Ключевые слова: сталебетонный элемент, напряженно-деформированное состояние, несущая способность, внецентренное сжатие, прямой и косой изгиб, модуль деформации, коэффициент поперечной деформации.

22

ANNOTATION

Gaiduk E.N. "The stress and déformation state and the calculation of the limit strength of the steelconcrete elements, uorking in out of centre compression and the bend.

Dissertation in educational^ acadeaic degree the candidate of technical science by speciality 05.23.01 -the building constructions, the buildings and structures. Poltaua technical university. Poltava, 1995.

There was executed the experimental and theoretical researches of the steel-concrete eleaents, working in out of centre compression and the bend.

There was elaborated the calculation of the steel-concrete elements with rectangular diametrical section, working in out of centre .compression and the bend, that allow to determine interaction of the concrete and the steel casing and evaluate limit strength of the uhole conctruction.

Key uordsithe stress and deforsation state - напря-яенно-деформированное состояние; the limit strength - несущая способность; out of centre compression - внецентренное сжатие; rectangular diametrical section - прямоугольное поперечное сечение;