автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Напряженно-деформированное состояние сжатых трубобетонных элементов с внутренним стальным сердечником

На правах рукописи

Сагадатов Азат Ирекович

НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ СЖАТЫХ ТРУБОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ВНУТРЕННИМ СТАЛЬНЫМ СЕРДЕЧНИКОМ

Специальность 05.23.01 — Строительные конструкции,

здания и сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

агнитогорск 2006

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет ^м.Г. И. Носова»

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

кандидат технических наук, доцент Кришан Анатолий Леонидович

доктор технических наук, профессор, Ремнев Вячеслав Владимирович

Ведущая организация:

кандидат технических наук, доцент Колбасин Владимир Григорьевич

ОАО «Московский институт материаловедения и эффективных технологий», г. Москва

«зо

Защита состоится « 29 » ноября 2006 г. в 14— часов на заседании диссертационного совета К 212.111.01 при Магнитогорском государственном техническом университете им. Г. И. Носова по адресу: 455000, г. Магнитогорск, Челябинской обл., пр. Ленина, 38, Малый актовый зал.

С диссертацией.можно ознакомиться в библиотеке университета.

Автореферат разослан «-¿Р» орет&г? 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук, доцент

Л. Кришан

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: В настоящее время в экономически развитых странах четко проявляется тенденция к строительству всё большего количества высотных зданий с каркасной конструктивной схемой. Колонны несущего каркаса для таких зданий лучше всего изготавливать из сталетрубобетонных (СТБ) элементов, что объясняется наличием у них ряда существенных положительных свойств. Внешняя стальная оболочка в СТБ элементах имеет многофункциональное значение. При их изготовлении она служит опалубкой для бетонного ядра, а в процессе дальнейшей эксплуатации элементов одновременно выполняет роль продольного и поперечного армирования. Эффективно сдерживая поперечные деформации бетона, эта оболочка является для него стальной обоймой, которая существенно повышает прочность бетонного ядра. Дцро, в свою очередь, оказывает положительное влияние на устойчивость оболочки при сжатии СТБ элементов.

Исключительно важным при этом следует считать то обстоятельство, что для изготовления СТБ элементов молено рационально использовать современные высокопрочные бетоны. В традиционных железобетонных конструкциях такие бетоны применяют с определенной степенью осторожности из-за их чрезмерной хрупкости. Трубобетонные колонны гораздо надежнее в эксплуатации, так как их разрушение носит пластичный характер.

Огнестойкость СТБ элементов существенно выше, чем у стальных конструкций и для колонн с наружным диаметром более 426 мм она приближается к огнестойкости железобетонных конструкций.

Из-за более простой технологии изготовления СТБ элементов денежные и трудовые затраты на возведение каркасов из трубобетонных колонн значительно сокращаются.

Несмотря на выше перечисленные достоинства трубобетонных конструкций, они до сих пор не нашли широкого применения в нашей стране. Этому способствует два основных обстоятельства.

Из-за разницы начальных значений коэффициентов Пуассона бетонного ядра и внешней стальной оболочки (уь~0,2, при действии на сжатый СТБ элемент эксплуатационных нагрузок совместная работа бетона и стали может быть нарушена. Эффективность сжатых трубобетонных конструкций в таких обстоятельствах резко снижается.

Второе обстоятельство связано с отсутствием отечественных норм по проектированию и расчету СТБ конструкций. Несмотря на имеющие исследования в этой области, надо признать, что до сих пор нет надежной и приемлемой для практического использования расчетной модели трубобетонного сечения в предельном состоянии, адекватно отражающей его специфические особенности.

Таким образом, исследования, направленные на усовершенствование конструкции сжатых СТБ элементов и разработка методики расчета их прочности с учетом фактического напряженно-деформированного состояния бетона и стали, являются актуальными.

Цель работы — разработка методики расчета прочности стале-трубобетонных элементов усовершенствованной конструкции при действии кратковременной сжимающей нагрузки с учетом действительного напряженно-деформированного состояния бетонного ядра и стальной оболочки.

Научную новизну работы составляют:

- усовершенствованная конструкция сталетрубобетонного элемента с предварительно обжатым бетонным ядром и внутренним стальным сердечником, защищенная патентом на полезную модель;

- результаты анализа влияния предварительного обжатия сжатых СТБ элементов с внутренним стальным сердечником на изменение их напряженно-деформированного состояния, выполненного на основании полученных экспериментальных данных;

- методика теоретической оценки напряженно-деформированного состояния СТБ элементов с внутренним стальным сердечником, работающих на сжатие в области случайных эксцентриситетов;

- методика расчета прочности сжатых сталетрубобетонных элементов, в том числе имеющих предварительно обжатое ядро и внутренний стальной сердечник.

Практическую ценность работы представляют усовершенствованная конструкция и способ изготовления сталетрубобетонных элементов из предварительно обжатого бетона с внутренним стальным трубчатым сердечником, а также разработанные методика, алгоритм и программа для расчета прочности таких элементов при сжатии. Данная методика будет включена в материалы «Рекомендаций по расчету и проектированию сталетрубобетонных колонн», которые разрабатываются на кафедре строительных конструкций ГОУ ВПО «МГТУ» совместно с лабораторией теории железобетона НИИЖБ.

Автор защищает:

- усовершенствованную конструкцию трубобетонного элемента с предварительно обжатым ядром и способ ее изготовления;

- анализ результатов экспериментальных исследований работы СТБ элементов с внутренним стальным сердечником в принятом диапазоне изменения конструктивных факторов и эксцентриситетов приложения кратковременной сжимающей нагрузки;

- методику теоретической оценки напряженно-деформированного состояния СТБ элементов с внутренним стальным сердечником, работающих на сжатие в области случайных эксцентриситетов;

- методику расчета прочности сжатых сталетрубобетонных элементов, в том числе имеющих предварительно обжатое бетонное ядро и внутренний стальной сердечник.

Внедрение результатов. Усовершенствованные трубобетонные элементы с внутренним стальным сердечником и методика их расчета нашли практическое применение в качестве колонн каркасов при реконструкции объектов «Ресторан Станица в г. Магнитогорске», а также использовались при подготовке материалов «Рекомендаций по расчету и проектированию сталетрубобетонных колонн». Вопросы расчета и конструирования СТБ элементов рассматриваются при чтении студентам курса лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции», а также используются в ходе дипломного проектирования студентами архитектурно-строительного факультета ГОУ ВПО «МГТУ».

Апробация полученных результатов.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на четырех международных научно-технических конференциях («Надежность и долговечность строительных материалов», Волгоград, 2003; «Эффективные строительные конструкции. Теория и практика», Пенза, 2003г., 2004г.; «Инвестиции. Строительство. Недвижимость.», Иркутск, 2006), на II Всероссийской (Международной) конференции по бетону и железобетону «Бетон и железобетон — пути развития», г. Москва, 2005 г., на заседаниях и семинарах, проводимых кафедрой строительных конструкций МГТУ им. Г.И. Носова. Опытный образец трубобетонной колонны новой конструкции получил диплом II степени на международном выставке-конгрессе «Высокие технологии, инновации, инвестиции» в номинации «Лучший иннова-

ционный проект в области производственных технологий», проводившийся 25-28 сентября 2006 г. в г. Санкт-Петербурге.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 11 печатных работ, среди которых 8 статей, 2 тезисов докладов, 1 свидетельство на полезную модель.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных результатов работы, библиографического списка и приложений. Работа изложена на 180 страницах, содержит 6 таблиц, 70 рисунков, библиографический список из 147 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении освещена актуальность проблемы, научная новизна и практическая ценность работы, изложена сущность диссертации, поставлены цель и задачи и указаны основные пути их решения.

В первой главе приведен аналитический обзор экспериментально-теоретических исследований СТБ конструкций, среди которых работы A.A. Гвоздева, В.И. Гнедовского, A.A. Долженко, С.В. Ковры-ги, А.И. Кикина, JI.K. Лукши, И.Г. Людковского, А.Ф. Маренина, Г.М. Мартиросова, А.П. Нестеровича, Г.П. Передерия, П.И. Плахотного, А.Б. Ренского, В.А. Росновского, P.C. Санжаровского, Н.Ф. Скворцо-ва, Л.И. Стороженко, В.Н. Сурдина, Н.В. Смирнова, Г.Г. Соломенце-ва, В.А. Трулля, В.М. Фонова, В.Л. Шаброва, А.И. Шахворостова, Ф. Бойда, Н.Д. Гарднера, Кибрия Т, М. Медлера, А. Менаже, Р. Неогри, Ф. Ричарда, Н. Сен, Дж. Севела, Цай Ш.-Х. и др. Результаты многочисленных исследований показывают, что заключение бетона в стальную оболочку приводит к существенному повышению прочностных и деформативных характеристик сталетрубобетонной конструкции.

В работе A.B. Катаева показано, что существенным конструктивным недостатком сталетрубобетонных элементов является возможность отрыва бетонного ядра от оболочки. Фактором, усугубляющим этот процесс, может стать усадка бетона.

С целью повышения эффективности железобетонных колонн Г.В. Мурашкин, В.Г. Матвеев, A.A. Варламов и А.Л. Кришан предложили при их изготовлении использовать бетон, твердеющий под давлением (БТД).

Большой вклад в изучение физико-механических свойств бетона, твердеющего под давлением, внесли И.Н. Ахвердов, И.Р. Енука-швили, Г.З. Лохвицкий, A.B. Саталкин, А.Л. Ционский, И. Баломей, А. Гумел, И. Иден, Р. Лермит, Л.Е. Лесе, В. Роберте, Д.М. Рой, Э. Фрейссинэ, К.Е. Фудзии и др.

Такой бетон имеет более высокую прочность по сравнению с прочностью исходного бетона. К положительным качествам бетона, твердеющего под давлением, также можно отнести его повышенную предельную деформативность при большем начальном модуле упругости, а также высокие водонепроницаемость, морозостойкость, износостойкость, долговечность и трещиностойкость.

В трубобетонных колоннах впервые такой бетон использовали Г.В. Мурашкин с A.A. Сахаровым и АЛ. Кришан с М.Ш. Гареевым. Для изготовления СТБ колонн с ядром из БТД эти исследователи применяли пустотообразователи специальной конструкции. Выполненные исследования показали, что в процессе опрессовки бетонной смеси одновременно происходит и предварительное напряжение стальной оболочки. Благодаря этому можно обеспечить совместную работу бетонного ядра и внешней оболочки на всех этапах нагружения трубобетонных элементов.

Результаты проведенных экспериментов в целом подтвердили высокую эффективность центрально сжатых трубобетонных элементов с предварительно обжатым бетоном.

Однако СТБ конструкции, изготовленные по данной технологии, имеют определенные конструктивные недостатки. Наличие отверстия в бетонном ядре элемента при его сжатии приводит к созданию неоднородного напряженного состояния по площади поперечного сечения. Кроме того, в момент снятия прессующего давления при извлечении пустотообразователя происходит распрессовка бетонного ядра. Эти фäктopы несколько снижают прочность бетона и отрицательно сказываются на прочности сжатых трубобетонных элементов в целом.

Таким образом, задача разработки еще более усовершенствованной конструкции сжатого трубобетонного элемента остается актуальной.

Большая часть опубликованных работ посвящена работе трубобетонных конструкций при осевом сжатии. На практике такие условия работы элемента обеспечить затруднительно. Между тем предварительно обжатые СТБ элементы на внецентренное сжатие никто не ис-

следовал. Поэтому исследование работы таких элементов на внецен-тренное сжатие является также актуальной задачей.

На основании анализа экспериментально-теоретических исследований СТБ конструкций, а также опираясь на опыт применения их в практике строительства, автором обоснована тема диссертационной работы и сформулирована цель, в рамках которой поставлены следующие задачи:

1. Разработать усовершенствованную конструкцию СТБ элементов с предварительно обжатым бетонным ядром и способ её изготовления.

2. Получить экспериментальные данные по величине предварительного обжатия бетонного ядра и степени предварительного напряжения внешней стальной оболочки, создаваемым при прессовании бетонной смеси в процессе изготовления стапетрубобетонных элементов.

3. Исследовать напряженно-деформированное состояние стале-трубобетонных элементов с предварительно обжатым и необжатым ядром в условиях их загружения кратковременной сжимающей нагрузкой, действующей в области случайных и малых эксцентриситетов.

4. Выявить и сопоставить эффективность работы сталетрубо-бетонных стержней с предварительно обжатым и необжатым ядром при внецентренном приложении нагрузки.

5. Разработать методику теоретической оценки напряженно-деформированного состояния СТБ элементов с внутренним стальным сердечником, работающих на сжатие в области случайных эксцентриситетов.

6. Разработать методику, алгоритм и программу для расчета на ЭВМ прочности сжатых сталетрубобетонных элементов предложенной конструкции.

Во второй главе описывается методика экспериментального исследования трубобетонных элементов при осевом и внецентренном сжатии. Для решения поставленных задач было изготовлено 16 серий опытных образцов. Основу каждой серии составляли три образца-близнеца. Экспериментальные образцы имели кольцевое сечение. Были изготовлены восемь серий с наружным диаметром сечения 159 мм и восемь серий с диаметром 219 мм. Отношение диаметра элемента к длине для всех серий было равным 1/4.

Из общего количества образцов по четыре серии каждого диаметра были изготовлены без предварительного обжатия бетона и по четыре серии - с предварительно обжатым бетоном. Одновременно с формованием каждой серии элементов с предварительно обжатым

ядром изготавливалось по одному образцу-близнецу, предназначенному для экспериментального определения величины предварительного напряжения внешней стальной оболочки.

Основной особенностью изготовления СТБО элементов являлось применение длительного прессования бетонной смеси давлением порядка 2,5-КЗ МПа. Прессующее давление на бетонную смесь передавалось через перфорированные стальные трубки разного диаметра. В процессе прессования отформованной бетонной смеси изготавливаемого элемента, производимого посредством последовательного введения в бетонную смесь стальных трубочек постепенно увеличивающегося диаметра (рис.1), в стальной оболочке в поперечном направлении создавались растягивающие напряжения.

Образцы испытывались в вертикальном положении на гидравлическом прессе в возрасте 60 суток кратковременной сжимающей нагрузкой по стандартной методике. Центрально сжатые элементы испытывались с шарнирным опиранием торцов. Для задания эксцентриситета приложения продольной сжимающей силы применялись ножевые опоры. Эксцентриситеты сжимающей силы варьировались от случайных до ео/с!=0,26.

нижняя наборная

Рис.1. Способ изготовления СТБО элементов:

промежуточный этап

ный элемент; б

а — отформован-прессования

В третьей главе проведен анализ результатов экспериментального исследования СТБ и СТБО образцов кратковременной сжимающей нагрузкой. Осредненные результаты испытаний для серий экспериментальных образцов при центральном и внецентренном сжатии приведены соответственно в таблицах 1 и 2.

В маркировке серий приняты следующие условные обозначения: Н - образец с необжатым ядром; О — образец с обжатым ядром; Ц - центрально сжатый образец; 1, 2, 3 — относительные эксцентриситеты, равные соответственно: е^=0,065; 0,13; 0,26; 159 или 219 - внешний диаметр оболочки; 6, 8 — средняя (округленная) толщина стенки оболочки.

Таблица 1

Результаты испытаний на центральное сжатие__

Серия, Яы АЛ N ^ К, ЛЬ, хе1 Кгс Кгс К

образец МПа кН кН кН кН кН К К к л^

НЦ 159.6 242 1225 1303 1425 2040 1437 0,58 0,62 0,68 0,96 1,42

ОЦ 159.6 242 1501 1618 1828 2357 1437 0,66 0,70 0,80 131 1,64

НЦ219.8 28,1 2201 2345 2669 3702 2626 0,57 0,61 0,69 0,98 1,41

ОЦ219.8 28,1 2513 2651 3227 4254 2626 0,61 0,61 0,78 126 1,62

Таблица 2

Результаты испытаний на внецентренное сжатие

Серия, образец Кь, МПа еЛ кН ЛГ/* кН ¡V е*р кН кН Ал» кН К, к Кгс к Нгс н. К

Н1.159.6 22,0 0,065 787 965 1041 1412 1167 0,56 0,69 0,74 0,89 1,21

Н2.159.6 22,5 0,13 613 786 855 1213 1046 0,51 0,65 0,71 0,82 1,16

НЗ. 159.6 22,3 0,26 455 620 706 958 856 0,48 0,65 0,74 0,83 1,12

01.159.6 22,0 0,065 941 1107 1185 1563 1167 0,60 0,71 0,76 1,02 1,34

02.159.6 22,5 0,13 862 946 1101 1370 1046 0,61 0,67 0,78 1,05 1,31

03.159.6 22,3 0,26 610 722 811 1052 856 0,58 0,68 0,77 0,95 1,23

Н1219.8 32,5 0,065 1412 1607 1763 2911 2447 0,48 0,55 0,60 0,72 1Д9

Н2219.8 30,5 0,13 1088 1250 1565 2508 2144 0,40 0,46 0,58 0,73 1,17

Н3219.8 32,1 0,26 735 900 1050 1945 1785 0,39 0,48 0,56 0,59 1,09

01219.8 32,5 0,065 1733 2062 2415 3303 2447 0,52 0,62 0,73 0,99 1,35

02219.8 30,5 0,13 1541 1855 2200 2830 2144 0,51 0,61 0,72 1,03 1,32

03219.8 32,1 0,26 1194 1369 1538 2213 1785 0,52 0,60 0,67 0,86 1,24

В таблицах 1 и 2 представлены осредненные по сериям данные по призменной (Яь) прочности исходного бетона, а также экспериментально определенные значения нагрузок, соответствующие: пределу упругой работы и текучести металла оболочки Л^, верхней границе микротрещинообразования в бетоне Ысгс, максимально достигнутой нагрузке Д,, суммарному усилию, воспринимаемому бетонным ядром, внешней и внутренней стальными трубами, испытанными отдельно

(Ыь, = ЯЬ(АЬ+Я*АХ +ЯхА'х).

Для количественной оценки эффективности работы сталетрубо-бетонных элементов под нагрузкой подсчитаны следующие соотношения:

- Ысгс тЬх — отношение нагрузки, при которой зафиксировано объединение микротрещин в бетонном ядре к суммарной несущей способности бетонного ядра, внешней и внутренней труб, испытанных отдельно;

- Ыи /Л^. - отношение максимальной нагрузки, которую выдержал образец, к суммарной несущей способности бетонного ядра, внешней и внутренней труб, испытанных отдельно.

Результаты экспериментов свидетельствуют о том, что образцы с предварительно обжатым ядром работают на сжатие со случайными эксцентриситетами гораздо эффективнее образцов из обычного бетона. Практически для всех предварительно напряженных образцов наблюдалось значительное повышение предела упругой работы и уровня нагрузки, соответствующей образованию микротрещин в бетонном ядре. Для центрально сжатых цилиндрических элементов это повышение составило 25+30 %. Несущая способность этих элементов возросла в меньшей степени - на 20+25 %. Сравнительные диаграммы «N-8» для образцов СТБ и СТБО диаметром 159 мм приведены на рис. 2.

Рост прочности бетона в данных элементах составил 2,3+2,8 раза по сравнению с прочностью исходного бетона. Причем этот рост обусловлен как длительным прессованием бетонной смеси (в 1,4-4,5 раза), так и созданием условий для объемного сжатия бетона (в 1,5+1,8 раза).

По значениям деформаций стальной оболочки, определенных на контрольных образцах-близнецах методом местного снятия напряжений в возрасте 60 суток, величина предварительного напряжения в стальной оболочке находилась в районе 35+53 МПа.

-300 -200 -100 0 100 200 300 400

Относительные деформации, gxlO"5

Рис.2. Сравнительные диаграммы «N-8» для образцов серий НЦ.159.6 и ОЦ. 159.6

Относительный эксцентриситет, е0/с!

Рис.3. Изменение предела упругой работы, верхней границы микро-трещинообразования и несущей способности в зависимости от относительного эксцентриситета для образцов 0219 мм

С увеличением эксцентриситета приложения сжимающей нагрузки эффективность трубобетонных конструкций, естественно, снижается (рис. 3).

При анализе результатов эксперимента выявлено, что увеличение эксцентриситета приводит к уменьшению разрушающей нагрузки сталетрубобетонных образцов, которая приближается к несущей способности традиционных железобетонных элементов (табл. 2).

С повышением эксцентриситетов сжимающей силы увеличивается площадь растянутой зоны. Так как бетон плохо работает на растяжение, нагрузка при этом воспринимается в основном стальной трубой. Роль бетонного ядра в данном случае сводиться лишь к повышению местной устойчивости стенок трубы.

Вместе с тем, проведенные исследования свидетельствуют о том, что при приложении сжимающих нагрузок в пределах ядра сечения (значения относительных эксцентриситетов е„/с1 <0,13) предварительно обжатые трубобетонные элементы с небольшой гибкостью остаются заметно эффективнее традиционных железобетонных конструкций.

Опыты показали, что на характер изменения деформаций продольной оси элементов с ростом сжимающих нагрузок оказывали влияние как величины относительного эксцентриситета е0/с1, так и наличие предварительного обжатия у испытываемых образцов. С ростом е0М наблюдалась тенденция к увеличению прогибов при одном и том же уровне загружения. С другой стороны, полученные зависимости свидетельствуют о том, что жесткость СТБО элементов несколько выше, по сравнению с традиционными трубобетонными конструкциями.

Характер разрушения образцов всех серий был пластичным. Внешний вид образцов, испытанных на осевое сжатие и внецентрен-ное сжатие с относительным эксцентриситетом е</с1=0,26, представлен на рис. 4.

В целОхМ, на основании результатов экспериментов можно утверждать, что удалось усовершенствовать конструкцию и способ изготовления трубобетонных элементов. За счет приложения на бетонную смесь избыточного давления и эффективного отвода из нее «лишней» воды, не связанной с частицами цемента, на обычных цементах и рядовых заполнителях получены СТБ элементы с высокопрочным и предварительно обжатым бетонным ядром. Благодаря этому существенно повышаются прочность и трещиностойкость трубобе-тона при его сжатии в области малых и случайных эксцентриситетов.

Рис.4. Виды разрушений, характерные: а - для осевого сжатия, б - для внецентренного сжатия

В четвертой главе разработана методика оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) сталетрубобетонных элементов, работающих на сжатие в области случайных эксцентриситетов, и методика расчета их прочности при сжатии со случайными и малыми эксцентриситетами.

Методика оценки НДС базируется на рассмотрении трансвер-сально-изотропных моделей бетона и стали. Для построения этих моделей используются аналитические зависимости ортотропной модели Н. И. Карпенко. В данной модели имеется ввиду ортотропия, приобретаемая материалами в процессе роста напряжений. Она проявляется из-за неоднородного деформирования бетонного ядра, стальной оболочки и внутреннего сердечника при их объемном сжатии.

В принятой расчетной модели принимаются следующие основные допущения:

1. Материал бетонного ядра трансверсально изотропен, а сталь внутреннего сердечника и внешней оболочки - изотропна.

2. Связь между напряжениями и деформациями для бетона и стали записывается в форме обобщенного закона Гука, но с переменными величинами модулей деформации и коэффициентов Пуассона.

3. При рассмотрении напряженно-деформированного состояния трубобетонных элементов направления их геометрических осей

симметрии считаются совпадающими с направлениями нормалей главных площадок для всех этапов загружения, включая предельное состояние.

4. При передаче осевого сжимающего усилия на бетон, внешнюю стальную оболочку и внутренний сердечник предполагается совместная их работа вплоть до наступления предельного состояния.

5. В процессе нагружения бетонное ядро, внутренний сердечник и внешняя оболочка находятся в объемном напряженном состоянии.

6. После наступления текучести величины интенсивности напряжений в стальной оболочке и внутреннем сердечнике считаются постоянными и равными напряжениям в момент наступления пластического состояния. При этом сталь оболочки и сердечника подчиняется условию начала пластичности Губера-Мизеса-Генки.

7. Для бетонного ядра элементов, учитывая слабое влияние промежуточных тангенциальных напряжений а¿г на трещиностойкость и прочность бетона, в расчетах тангенциальные напряжения оЪг принимаются равными радиальным оы-

На основании трансверсально-изотропной модели основные физические соотношения для бетона ядра, связывающие главные деформации €ы с главными напряжениями сгы в цилиндрической системе координат можно записать в виде:

еЬг

■X

1 -2Муг Муг (\-Mrr)

х- <*Ъу >

?Ъг.

(1)

где Еь - начальный модуль упругости бетона;

Уь — коэффициент изменения секущего модуля деформаций бетона при трехосном сжатии; /Луг, /1ГГ — коэффициенты поперечной деформации бетона; оьу, оы — напряжения в бетоне ядра, соответственно в продольном и радиальном направлениях. Связь между деформациями и напряжениями для материала внешней стальной трубы можно представить в виде:

'Ф

5Т

йГ ^

1

"А

1 ~М5 -м* 1 -Мз

-м3 -м*

1

X«

где Ех — начальный модуль упругости стали;

Уа — коэффициент изменения секущего модуля деформаций стали;

/4 — коэффициент поперечной деформации стали;

— напряжения в оболочке, соответственно в продольном, радиальном и тангенциальном направлениях. Аналогичную систему запишем для внутреннего стального сердеч-

ника:

IV 1 йsy t 1

t ► =-X

vsEs

ßsr.

1 -Ms -Ms' v'sy

~MS 1 -Ms X «

-Ms -Ms 1 v'sr.

(3)

Коэффициенты vb, ¡луг, firn vy, fis в формулах (1), (2) и (3) могут быть вычислены с учетом предложений Н.И. Карпенко для расчетов с применением ортотропных моделей материалов, а также с учетом результатов работ Ю.Н. Малашкина, Т.А. Мухамедиева, А.Н. Петрова, посвященных исследованию диаграмм деформирования бетона и стали при объемных напряженных состояниях. Начальные модули упругости для внешней стальной оболочки и внутреннего стального сердечника допускаются принимать одинаковыми.

Число неизвестных в системах уравнений (1), (2) и (3), с учетом связей между трансверсальными напряжениями в стальной оболочке, бетонном ядре и внутреннем сердечнике сводится к двенадцати. Это осевые и радиальные напряжения, а также деформации по соответствующим направлениям в бетоне и стали. Используя уравнение совместности деформаций бетона и стали в осевом направлении £ьу = esy — esy, связь тангенциальных деформаций оболочки с радиальными деформациями ядра, а также уравнение равновесия проекций внешних сил и внутренних усилий на продольную ось элемента, можно вычислить все составляющие его напряженно-деформированного состояния.

Принимается, что предельное состояние сжатого СТБ элемента наступает при совместном выполнении двух условий:

- достижении интенсивности напряжений в стальной оболочке предела текучести asi—Rsy;

- достижении продольными напряжениями в бетоне ядра <7ьу его прочности при трехосном сжатии.

Предложенная методика реализована в виде компьютерной программы на ЭВМ. В процессе оценки НДС трубобетонных элементов с ее помощью расчетчик может контролировать не только значения напряжений в бетонном ядре и стальной оболочке при любом уровне загружения, но и величины соответствующих им деформаций.

Одновременно в данной программе производится оценка прочности сжатых трубобетонных элементов и по другой методике. При расчете по этой методике трубобетонный элемент рассматривается в предельном состоянии, когда бетонное ядро и стальная оболочка исчерпывают свои прочностные свойства. То есть задается механизм разрушения и для решения задачи достаточно только уравнения равновесия. Такой подход впервые был предложен A.A. Гвоздевым. Он предполагает, что величина разрушающей нагрузки прямым образом не связана с условиями деформаций и зависит лишь от предельных условий для бетона и стали.

Суть методики расчета прочности состоит в следующем. Рассматривается короткий центрально сжатый трубобетонный элемент. Наличие внутреннего сердечника на первом этапе не учитывается. Применяется решение Ляме по распределению напряжений в стенке полого цилиндра от действия на него радиального давления. После подстановки выражений для crsr и crST в условие пластичности Генки-Мизеса для стали оболочки и некоторых алгебраических преобразований, получено уравнение для определения <rsy .

Выражение для нахождения продольного усилия в элементе записывается следующим образом

Величина сгйп отвечающая максимуму N (значению разрушающей нагрузки), находится из решения уравнения

о

dabr

В результате этого решения, пренебрегая слагаемыми, близкими к нулю, получим следующую формулу

в которой п = 3Аь +АьА5 + А^/\2 ; т = А5/6 + (к-\)АЬ Введем коэффициент

(6)

а

2

(7)

Для элементов с внутренним стальным сердечником, при действии на него найденного бокового давления от бетонного ядра сгЬг, можно вычислить значение аналогичного коэффициента а\ .

Тогда окончательное выражение для определения разрушающей нагрузки будет иметь вид

Каждая из составляющих в формуле (8) имеет четкий физический смысл. Так первое слагаемое показывает максимальную величину продольного усилия, воспринимаемого объемно сжатым бетонным ядром. Второе слагаемое соответствует продольному усилию, которое возникает во внешней стальной оболочке в стадии, предшествующей разрушению элемента. Величина третьего слагаемого соответствует продольному усилию во внутреннем стальном сердечнике в той же стадии.

Сопоставление результатов расчетов прочности, найденной по данным методикам, свидетельствует, что они дают близкие значения разрушающих нагрузок. Расхождения не превышают 9%.

В связи с тем, что задача теоретического определения прочности сжатого СТБ элемента чрезвычайно сложна и поэтому требует особенно осторожного подхода, предлагается в качестве расчетной величины разрушающей нагрузки принимать наименьшее из значений, найденных по двум выше описанным методикам.

К,о = + ксгЬг )АЬ + а3К3А, + а'^А

(8)

Вопросом расчета прочности внецентренно сжатых трубобетон-ных элементов ранее занимались специалисты нескольких научных школ. Предварительно проведенный анализ показал, что наиболее проста и эффективна методика расчета, предложенная Л.И. Стороженко.

Опираясь, с одной стороны, на основные положения данной методики, а с другой стороны, на полученные выше зависимости по количественной оценке напряженно-деформированного состояния центрально сжатых элементов, получена уточненная формула для расчета прочности внецентренно сжатых трубобетонных конструкций малой гибкости:

Хи,е * <РеХи,0 • (9)

Коэффициент снижения несущей способности за счет эксцентриситета определяют по формуле:

- при начальных эксцентриситетах в пределах ядра сечения е0 < 0,125(1:

(10)

а+ ъе

- при начальных эксцентриситетах за пределами ядра сечения е0>0,125±

Фе ~ ' (П)

В формулах (10), (11) используется значение эксцентриситета е для среднего сечения рассчитываемого элемента, определяемое с учетом его выгиба е = е0'+/.

Полученные расчетные методики реализованы в виде алгоритма и ЭВМ-программы по определению прочности сжатых СТБ элементов. С использованием данной программы определены теоретические значения разрушающей нагрузки для трубобетонных элементов, испытанных на центральное и внецентренное сжатие автором, а также ранее испытанных другими исследователями. Полученные теоретические значения разрушающих нагрузок сопоставлены с соответствующими экспериментальными данными.

Результаты такого сопоставления свидетельствует об их хорошей сходимости. Средние арифметические значения отклонений экспериментальных предельных нагрузок от теоретических составили по данным собственных исследований +4 %, по данным исследований Л.И. Стороженко +5 %, по результатам опытов Людковского И.Г. и Нестеровича А.П. — 4 %.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Усовершенствованная конструкция сжатого трубобетонного элемента, имеющего в своем бетонном ядре внутренний стальной сердечник, расположенный коаксиально внешней стальной оболочке, позволяет при действии внешней нагрузки обеспечить равномерное трехосное сжатие бетонного ядра по всему сечению конструкции.

2. Предложенный способ изготовления трубобетонных элементов позволяет за счет последовательного введения в бетонную смесь ряда внутренних стальных сердечников создавать в ней прессующее давление, отводить из нее отжимаемую воду и исключить эффект рас-прессовки, проявляющийся при прессовании с помощью пустотообра-зователей. Это дает возможность на рядовых цементах и заполнителях получать высокопрочные бетоны и создавать предварительное обжатие бетонного ядра величиной порядка 2,5-КЗ МПа, благодаря чему существенно повышается прочность трубобетонных элементов.

3. Проведены экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния трубобетонных элементов с предварительно обжатым и необжатым ядрами и внутренним стальным сердечником, загруженных центрально и внецентренно приложенной кратковременной сжимающей нагрузкой.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что предварительное обжатие ядра в центрально сжатых образцах приводит к росту диапазона их упругой работы на 22-К28 %, повышению уровня верхней границы микротрещинообразования на 25-КЗО %, разрушающей нагрузки на 20+25 % по сравнению с аналогичными элементами с необжатым ядром.

4. Получена закономерность изменения несущей способности трубобетонных элементов в зависимости от величины относительного эксцентриситета сжимающей нагрузки еУс1=0; 0,065; 0,13 и 0,26. С увеличением эксцентриситетов несущая способность трубобетонных эле-

ментов падает и при е</с1 — 0,26 приближается к несущей способности традиционных железобетонных элементов. Предварительное обжатие бетонного ядра наиболее эффективно для трубобетонных элементов, работающих на внецентренное сжатие при <0,13.

Эксперименты показали, что разрушение СТБ и СТБО элементов, работающих на сжатие в области случайных и малых эксцентриситетов, всегда имело пластический характер.

5. На основании трансверсально-изотропной модели разработана методика оценки напряженно-деформированного состояния трубобетонных элементов с внутренним стальным сердечником, работающих на сжатие в области случайных эксцентриситетов. Эта методика учитывает реальное напряженно-деформированное состояние бетонного ядра, внешней стальной оболочки и внутреннего стального сердечника. Сопоставление величин напряжений и деформаций при различных уровнях напряжений, полученных в результате расчетов по данной методике, с данными опытов свидетельствует об их удовлетворительном совпадении. Имеющиеся расхождения не превышают 17 %.

6. Разработана методика расчета прочности трубобетонных элементов, работающих на сжатие в области случайных и малых эксцентриситетов. Наибольшее отклонение расчетной разрушающей нагрузки, определенной по этой методике, с экспериментальными данными для отдельного образца составило 9 %, а средняя величина этого отклонения для всех исследованных образцов — 5 %. На базе предложенной методики построены алгоритм и программа для расчета прочности сжатых трубобетонных элементов на ЭВМ.

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Методика определения параметров трещиностойкости обжатого бетона. / А.Л. Кришан, А.И. Заикин, М.Ш. Гареев, А.И. Сагадатов. - Архитектура. Строительство. Инженерные системы: Межвуз. сб. науч. тр. - Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2002. - Ч. 1. - С. 46-50.

2. Кришан А.Л., Гареев М.Ш., Сагадатов А.И. Опрессованный трубобетон // Надежность и долговечность строительных материалов: Материалы III Междунар. науч.-техн. конф. - Часть II. — Волгоград: Волг. ГАСА, 2003. - С. 40-43.

3. Кришан А.Л., Гареев М.Ш., Сагадатов А.И. Прочность тру-бобетона с опрессованным ядром // Эффективные строительные кон-

струкции: теория и практика. Сб. статей П Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза, 2003. - С. 44-45.

4. Кришан А.Л., Гареев М.Ш., Сагадатов А.И. Микротрещино-образование в опрессованном бетоне // Предотвращение аварий зданий и сооружений: Межвуз. сб. науч. тр. — Магнитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2003.-Вып. 3.-С. 133-136.

5. Кришан А.Л., Сагадатов А.И., Аткишкин И.В. Распределение прессующего давления в толще бетонной смеси // Строительство и образование: Сб. науч. тр. — Екатеринбург: ГОУ ВПО «УТТУ-УПИ»,

2004. - Вып.7. - С. 108-110.

6. Кришан A.JT., Гареев М.Ш., Сагадатов А.И. Сталетрубобе-тонные колонны с предварительно обжатым ядром // Бетон и железобетон - М., 2004. - №6. - С. 11-14

7. Кришан А.Л., Гареев М.Ш., Сагадатов А.И. Расчет прочности сжатых сталетрубобетонных колонн // Эффективные строительные конструкции: теория и практика. Сб. статей III Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза, 2004. - С. 42-44.

8. Кришан А.Л., Заикин А.И., Сагадатов А.И. О предельном состоянии сталетрубобетона // Вестник Уральского государственного технического университета — Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ»,

2005.-С. 55-57.

9. Полезная модель №RU 49861 U1 МПК 7 Е 04 С 3/36. Строительный элемент в виде стойки / Кришан А.Л., Сагадатов А.И., Аткишкин И.В., Кузнецов К.С., Чернов A.B.

10. Кришан А.Л., Сагадатов А.И. Трубобетонные элемениы с предварительно обжатым ядром // Бетон и железобетон - пути развития. Науч. труды 2-й Всерос. конф. — М.: Дипак, 2005. - Т. 2. - С. 150-158.

11. Сагадатов А.И. Определение разрушающей нагрузки центрально сжатых сталетрубобетонных элементов // Инвестиции. Строительство. Недвижимость: Материалы Междунар. науч.-практ. конф. — Иркутск: ГОУ ВПО «ИрГТУ», 2006. - С. 95-99.

Подписано в печать 16.10.06. Формат 60x84 1/16. Бумага тип.№ 1.

Плоская печать. Усл.печ.л.1Д Тираж 100 экз. Заказ 724.

455000, Магнитогорск, пр. Ленина, 38 Полиграфический участок ГОУ ВПО «МГТУ»

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ТРУБОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ.

1.1. Сжатые элементы с косвенным армированием.

1.2. Расчет прочности сжатых элементов с косвенным армированием.

1.3. Основные сведения о трубобетонных конструкциях.

1.4. Расчет прочности сжатых трубобетонных элементов.

1.5. Выводы по результатам аналитического обзора.

1.6. Цель и задачи работы.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТРУБОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРИ ОСЕВОМ И ВНЕЦЕНТРЕННОМ СЖАТИИ.

2.1. Исходные материалы.

2.2. Опытные образцы для экспериментальных исследований.

2.3. Методика изготовления СТБ образцов с предварительно обжатым ядром и внутренним стальным трубчатым сердечником.

2.4. Приборы и оборудование.

2.5. Определение погрешности измерения тензорезистивным методом.

2.6. Методика проведения испытаний.

2.7. Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ СЖАТЫХ СТАЛЕТРУБОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

3.1. Напряженно-деформированное состояние центрально-загруженных СТБ элементов.

3.1.1. Основные результаты испытаний.

3.1.2. Характер и механизм разрушения центрально сжатых образцов.

3.1.3. Анализ результатов испытаний образцов СТБ и СТБО.

3.2. Напряженно-деформированное состояние внецентренно загруженных СТБ элементов.

3.2.1. Основные результаты испытаний.

3.2.2. Характер и механизм разрушения внецентренно сжатых элементов.

3.2.3. Анализ результатов испытаний образцов СТБ и СТБО на внецентренное сжатие.

3.3. Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПРОЧНОСТИ СЖАТЫХ ТРУБОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.

4.1. Задачи теоретического исследования.

4.2. Предельное состояние СТБ элемента для случая осевого сжатия.

4.3. Расчетная модель оценки напряженно-деформированного состояния СТБ элемента.

4.4. Физическая модель бетона.

4.5. Физические модели внешней стальной оболочки и внутреннего стального сердечника.

4.6. Зависимости для определения напряжений в бетонном ядре и стальной оболочке.

4.7. Определение разрушающей нагрузки сталетрубобетонных элементов при осевом сжатии.

4.8. Сопоставление опытных и теоретических значений.

4.9. Расчет прочности внецентренно сжатых элементов.

4.10. Выводы по главе 4.

Актуальность темы: Косвенное армирование является наиболее эффективным способом повышения несущей способности сжатых железобетонных конструкций. При таком виде армирования бетон работает в условиях трехосного сжатия, которые благоприятны для его работы. В результате практического использования таких конструкций может быть достигнута существенная экономия стали и бетона.

Среди нескольких известных способов косвенного армирования железобетонных конструкций (спиральное армирование, сетчатое, армирование часто расположенными хомутами или кольцами) сталетрубобетон (далее по тексту - СТБ) является более эффективным и менее трудоемким. В СТБ элементах внешняя стальная оболочка выполняет функции продольного и поперечного армирования, воспринимая усилия под любым углом. Стенки трубы, вследствие заполнения бетоном, обладают повышенной устойчивостью, как местной, так и общей.

Положительной стороной СТБ конструкций является их надежность в эксплуатации, которая заключается в способности в предельном состоянии длительное время выдерживать нагрузку. Даже при больших деформациях СТБ элементы не теряют способности нести значительные нагрузки.

Однако в таких элементах есть и свои недостатки. На определенных этапах загружения (обычно соответствующих уровню эксплуатационных нагрузок) восприятие продольного усилия бетоном и сталью становиться не совместной, вследствие чего эффективность работы СТБ конструкций снижается.

Проведенные теоретические и экспериментальные исследования показывают на возможность исключения такого недостатка путем применения в СТБ элементах бетона, твердеющего под давлением БТД. Воздействие на бетон избыточного механического давления повышает прочностные и деформативные свойства бетона. При этом внешняя стальная оболочка получает предварительное напряжение, что тоже благоприятно сказывается на несущей способности СТБ элементов.

Большая часть проведенных исследований посвящена изучению работы СТБ конструкций при центральном сжатии, однако на практике такие условия работы элемента обеспечить затруднительно. На появление эксцентриситетов влияют очень многие факторы, среди них: неточность изготовления конструкции, погрешности монтажа, неоднородная структура бетона, включающая в себя раковины, поры и т. д. Между тем, исследований работы внецентренно сжатых сталетрубобетонных элементов с предварительно обжатым ядром СТБО никем не выполнялись.

Таким образом, исследование работы СТБО элементов на внецентренное сжатие является весьма актуальной задачей.

В отличие от работы стальных и железобетонных конструкций работа СТБ элемента специфична. Характер работы бетона и трубы при внецентренном сжатии требует соответствующего подхода к их расчету и конструированию. В действующих нормативных документах отсутствуют какие-либо предложения по расчету и проектированию СТБ конструкций.

В данной работе произведено экспериментально-теоретическое исследование СТБО элементов, работающих на осевое и внецентренное сжатие.

Цель работы - разработка методики расчета прочности сталетрубобетонных элементов усовершенствованной конструкции при действии кратковременной сжимающей нагрузки с учетом действительного напряженно-деформированного состояния бетонного ядра и стальной оболочки.

Научную новизну работы составляют:

- конструкция сталетрубобетонного элемента с предварительно обжатым бетонным ядром и стальным внутренним трубчатым сердечником, установленным коаксиально внешней предварительно напряженной трубчатой оболочке;

- экспериментальные данные напряженно-деформированного состояния сталетрубобетонных элементов новой конструкции с предварительно обжатым и необжатым ядрами в условиях осевого и внецентренного загружения кратковременной сжимающей нагрузкой;

- предложения по методике оценки напряженно-деформированного состояния трубобетонных элементов с внутренним стальным сердечником, работающих на сжатие в области случайных эксцентриситетов;

- предложения по методике расчета прочности трубобетонных элементов с предварительно обжатым ядром, работающих на осевое и внецентренное сжатие.

Практическую ценность работы представляют усовершенствованная конструкция и способ изготовления СТБ элементов из предварительно обжатого бетона с внутренним стальным трубчатым сердечником, а также предложения по расчету прочности этих конструкций при работе на внецентренное сжатие. Эти предложения будут включены в материалы «Рекомендаций по расчету и проектированию сталетрубобетонных колонн», которые разрабатываются на кафедре строительных конструкций МГТУ совместно с лабораторией железобетона НИИЖБ.

Внедрение результатов.

Усовершенствованные СТБ элементы с внутренним стальным сердечником и методика их расчета нашли практическое применение в качестве колонн каркасов при реконструкции объектов «Ресторан Станица в г. Магнитогорске», а также использовались при подготовке материалов «Рекомендаций по расчету и проектированию сталетрубобетонных колонн». Вопросы расчета и конструирования СТБ элементов рассматриваются при чтении студентам курса лекций по дисциплине «Железобетонные и каменные конструкции». Трубобетонные колонны с предварительно обжатым ядром применяются в зданиях и сооружениях студентами архитектурно-строительного факультета при выполнении дипломных работ и проектов.

Опытный образец трубобетонной колонны новой конструкции выставлялся на X международном экономическом форуме в г. Санкт-Петербурге.

Структура диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов по работе, библиографического списка и приложений.

5. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Усовершенствована конструкция сжатого сталетрубобетонного элемента, имеющего в своем бетонном ядре внутренний стальной сердечник, расположенный коаксильно внешней стальной оболочке. Такая конструкция позволяет при действии внешней нагрузки обеспечить равномерное трехосное сжатие бетонного ядра.

2. Предложенный способ изготовления сталетрубобетонных элементов позволяет за счет последовательного введения в бетонную смесь ряда внутренних стальных сердечников создавать в ней прессующее давление, отводить из нее отжимаемую воду и исключить эффект распрессовки, проявляющийся при прессовании с помощью пустотообразователей. Это дает возможность на рядовых цементах и заполнителях получать высокопрочные бетоны и создавать предварительное обжатие бетонного ядра величиной порядка 2,5+3 МПа, благодаря чему существенно повышается прочность трубобетонных элементов.

3. Проведены экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния трубобетонных элементов с предварительно обжатым и необжатым ядрами и внутренним стальным сердечником, загруженных центрально и внецентренно приложенной кратковременной сжимающей нагрузкой.

Результаты этих исследований свидетельствуют о том, что предварительное обжатие ядра в центрально сжатых образцах приводит к росту диапазона их упругой работы на 22+28 %, повышению уровня верхней границы микротре-щинообразования на 25+30 %, разрушающей нагрузки на 20+25 % по сравнению с аналогичными образцами с необжатым ядром.

4. Выявлено изменение эффективности трубобетонных элементов в зависимости от величины относительного эксцентриситета сжимающей нагрузки e(/d=0; 0,065; 0,13 и 0,26. С увеличением эксцентриситетов несущая способность трубобетонных элементов падает и при ejd = 0,26 приближается к несущей способности традиционных железобетонных элементов. Предварительное обжатие бетонного ядра наиболее эффективно для трубобетонных элементов, работающих на внецентренное сжатие при ejd <0,13.

Эксперименты показали, что разрушение СТБ и СТБО элементов, работающих на сжатие в области случайных и малых эксцентриситетов, всегда имело пластический характер.

5. На основании трансверсально-изотропной модели разработана методика оценки напряженно-деформированного состояния трубобетонных элементов с внутренним стальным сердечником, работающих на сжатие в области случайных эксцентриситетов. Эта методика учитывает реальное напряженно-деформированное состояние бетонного ядра, внешней стальной оболочки и внутреннего стального сердечника. Сопоставление величин напряжений и деформаций при различных уровнях напряжений, полученных в результате расчетов по данной методике, с данными опытов свидетельствует об их удовлетворительном совпадении. Имеющиеся расхождения не превышают 17 %.

6. Предложена методика расчета прочности трубобетонных элементов, работающих на сжатие в области случайных и малых эксцентриситетов. Наибольшее отклонение расчетной разрушающей нагрузки, определенной по этой методике, с экспериментальными данными для отдельного образца составило 13 %, а средняя величина этого отклонения для всех исследованных образцов -5 %. На базе предложенной методики построены алгоритм и программа для расчета прочности сжатых трубобетонных элементов на ЭВМ.

1. Абрамов Н.М. Изучение свойств бетона в обойме. Механич. Лаборатория Ин-та инж. путей сообщения, СПб. 1907.

2. Алперина О.И. Исследование сжатых железобетонных элементов с поперечным армированием: Автореф. дисс. . канд. техн. наук. М., 1960. - 24 с.

3. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона. М: Стройиздат, 1981. - 464 с.

4. Ахвердов И.Н., Смольский А.Е., Скочеляс В.В. Моделирование напряженного состояния бетона и железобетона. Минск: Наука и техника, 1973. - 223с.

5. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести. -М.: Высшая школа, 1968. 512 с.

6. Белкин Я.М. Прессованный бетон. Анализ факторов, определяющих его прочность: Дисс. . канд. техн. наук. -М., 1947. 141 с.

7. Берг О.Я. Физические основы прочности бетона и железобетона. М.: Госсторойиздат, 1961. - 96 с.

8. Берг О.Я., Щербаков В.Н., Хубова Н.Г. О пространственном напряженном состоянии бетона при одноосном сжатии // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1972, №2. С.8-13.

9. Берга О.Я., Рожков А.И. Исследование неупругих деформаций и структурных изменений высокопрочного бетона при длительном действии сжимающих напряжений. Тр. ЦНИИС, вып.70, М., 1969.

10. Блещик Н.П. Структурно-механические свойства и реология бетонной смеси и пресс-вакуум-бетона. Минск: Наука и техника, 1977. -232 с.

11. Васильев А.П., Голосов В.Н., Байдильдинова Г.К. Исследование несущей способности железобетонных колонн с внешним уголковым армированием // Промышленное строительство, 1979, №10. С. 14-16.

12. Васильев А.П., Матков Н.Г., Филлипов Б.П. Прочность и деформатив-ность сжатых элементов с косвенным армированием // Бетон и железобетон, 1973, №4. С.17-19.

13. Васильев А.П., Переяславцев Н.А., Коровин И.Н. Сборные каркасы из элементов с внешним армированием // Бетон и железобетон, 1974, №7. С. 19-22.

14. Гамаюнов Е.И., Смирнов Н.В. Влияние поперечной арматуры на несущую способность конструкции // Транспортное строительство, 1968, №12. -С.14-15.

15. Гамбаров Г.А. Исследование работы спирально армированных и трубобетонных элементов под воздействием центрального сжатия: Дисс. . канд. техн. наук. М., 1961. - 166 с.

16. Гареев М.Ш. Прочность сжатых сталетрубобетонных элементов с предварительно обжатым ядром. Дисс. . канд. техн. наук Магнитогорск, 2004.- 161 с.

17. Гвоздев А.А. Определение величины разрушающей нагрузки для статически неопределимых систем // Проект и стандарт. 1934. - №8. - С. 10-16.

18. Гениев Г.А., Киссюк В.Н., Тюпин Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона. М.:Стройиздат, 1974. - 316с.

19. Гнедовский В.И. Косвенное армирование железобетонных конструкций. Л.: Стройиздат, Ленингр. отделение, 1981. - 128 с.

20. Гордон С.С. Структура и свойства тяжелых бетонов на различных заполнителях. -М.: Стройиздат, 1969. 152с.

21. ГОСТ 10178-85. Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1999. - 41 с.

22. ГОСТ 10180-90. Бетоны. Методы определения прочности по контрольным образцам. М.: Изд-во стандартов, 1991. - 46 с.

23. ГОСТ 10705-80. Трубы стальные бесшовные холоднотянутые и хо-лоднокатанные.

24. ГОСТ 18105-86. Бетоны. Правила контроля прочности. М.: Изд-во стандартов, 1987.-21 с.

25. ГОСТ 24452-80. Бетоны. Методы определения призменной прочности, модуля упругости и коэффициента Пуассона. М.: Изд-во стандартов, 1982. - 18 с.

26. ГОСТ 3262. Трубы стальные водогазопроводные. Технические условия.

27. ГОСТ 8732. Трубы стальные бесшовные горячекатанные.

28. Десов А.Е. Структура, прочность и деформации бетонов. М.: Строй-издат, 1966. - 366с.

29. Долженко А.А. Трубобетонные конструкции на строительстве производственного здания // Промышленное строительство. 1965. -№6. - С. 23-26.

30. Долженко А.А. Усадка бетона в трубчатой обойме // Бетон и железобетон. 1960. - №8. - С. 353-358.

31. Долженко А.А. Трубчатая арматура в железобетоне: Дисс. . докт. техн. наук. М., 1963. - 413 с.

32. Енукашвили И.Р. Исследование технологии и свойств вибропрессованного бетона: Дисс. . канд. техн. наук. Тбилиси, 1974. - 151 с.

33. Заикин А.И. Исследование несущей способности и деформативности внецентренно сжатых с малыми эксцентриситетами элементов из бетона высокой прочности: Дисс. . канд. техн. наук. Л.: ЛИСИ, 1972. - 136 с.

34. Зайцев Ю.В. Моделирование деформаций и прочности бетона методами механики разрушений. М.: Стройиздат, 1982.-196с.

35. Залигер Р. Железобетон, его расчет и проектирование. М.: ГОНТИ, 1931.-671 с.

36. Ильюшин А.А. Пластичность. М.: Гостехиздат, 1948 - 376 с.

37. Ильюшин А.А., Огибалов П.М. Упругопластические деформации полых цилиндров. М.: МГУ, 1960. - 224 с.

38. Карпенко Н.И. Об одной характерной функции прочности бетона при трехосном сжатии // Строительная механика и расчет сооружений, 1982, № 2. -С. 33-36.

39. Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона. М.: Стройиздат, 1996.-416 с.

40. Карпенко Н.И., Мухамедиев Т.А., Петров А.Н. Исходные и трансформированные диаграммы деформирования бетона и арматуры // Напряженно-деформированное состояние бетонных и железобетонных конструкций. М.: НИИЖБ, 1986.-С. 7-25.

41. Карпинским В.И. Бетон в предварительно-напряженной спиральной обойме. 1961. (Оргтрансстрой).

42. Касимов Р.Г. Прочность бетона при трехосном неравномерном сжатии // Бетона и железобетон, 1977, №10. С.27-28.

43. Кикин А.И., Санжаровский Р.С., Трулль В.А. Конструкции из стальных труб, заполненных бетоном. М.: Стройиздат, 1974. - 144 с.

44. Кикин А.И., Трулль В.А., Санжаровский Р.С. К проблеме прочности стальных труб, заполненных бетоном // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1977. - №6. - С. 3-7.

45. Клепель К., Год ер В. Исследование несущей способности трубобетона и определение расчетной формулы: Пер с нем. М., 1965. - 82 с.

46. Коврыга С.В. Прочность и деформативность при осевом сжатии стальных труб, заполненных высокопрочным бетоном. Дисс. . канд. техн. наук. М.: НИИЖБ. 1992. - 149 с.

47. Консидер М. Испытание моста из бетона со спиральной арматурой системы Консидера. С.п.б.: тип. Пентковского, 1905. - 35с.

48. Кришан A.JI. Сжатые железобетонные брусковые элементы пустотного сечения из опрессованного бетона. Дисс. . канд. техн. наук. Челябинск, 1986.- 192 с.

49. Кришан A.JI., Заикин А.И., Гареев М.Ш. К расчету сжатых элементов из опрессованного бетона в стальной обойме // Строительство и образование: сб. науч. тр. Вып. 4. - Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2002. - С. 91-95.

50. Курылло А.С. Результаты новых испытаний железобетонных колонн с косвенной арматурой. Строительная промышленность, 1952, №8.

51. Лейтес Е.С. Об условии прочности бетона // Реферативная информация ЦИНИС. М., 1971. - Вып.9. - 21 с.

52. Лермит Р. Проблемы технологии бетона. М.: Госстройиздат, 1959. - 98 с.

53. Лившиц Б.М. О критерии прочности бетона // Исследование современных конструктивных форм: Сб. науч. тр. МИИЖТ. М., 1978. - Вып.599. -С.104-112.

54. Лохвицкий Г.З. Теория вибропрессованного бетона // Бетонные и железобетонные конструкции. Тбилиси, 1948. - С. 7 - 12.

55. Лукша Л.К. К расчету прочности бетона в обойме // Бетон и железобетон. 1993.-№1. - С. 23-25.

56. Лукша Л.К. К теории предельных поверхностей изотропных строительных материалов. // Структура, прочность и деформативность бетона / Сб. науч. тр. НИИЖБ. 1972. - С. 55-72.

57. Лукша Л.К. Прочность трубобетона. Минск: Высш. шк., 1977. - 95 с.

58. Людковский И.Г., Кузьменко С.М., Самарин С.А. Сталебетонные фермы из гнутосварных профилей // Бетон и железобетон. 1982. - № 7. - С. 30-31.

59. Малашкин Ю.Н., Безгодов И.М. Оценки длительной прочности бетона применительно к многоосным напряженным состояниям // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1998. -№ 9. - С. 121 - 125.

60. Маренин В.Ф. Исследование прочности стальных труб, заполненных бетоном, при осевом сжатии: Дисс. . канд. техн. наук. -М., 1959. 158 с.

61. Маренин В.Ф., Ренский А.Б. Вопросы прочности стальных труб, заполненных бетоном // Материалы по металлическим конструкциям. 1959. -Вып. 4.-С. 58-64.

62. Мартиросов Г.М. Шахворостов А.И. Трубобетонные элементы из бетона на напрягающем цементе // Бетон и железобетон 2001. - №4. - С. 12-13.

63. Мартиросов Г.М., Мартиросян Р.В. Повышение эффективности косвенного армирования // Бетон и железобетон. 1980. - № 9. - С. 12-13.

64. Матвеев В.Г., Кришан А.Л. Пустотные брусковые элементы из опрессо-ванного бетона // Бетон и железобетон. 1989 - № 7. - С. 24 - 25.

65. Менаже, Барт, Веврие. Мост на озере Ибис в Везине: Пер с франц. // Иностр. техн. лит. Вып. 4. - Л.: Ленгострансиздат, 1933. - С. 105 - 112.

66. Мурашкин Г.В. К вопросу о роли длительности приложения давления в физико-химических процессах твердеющего давления. // Железобетонные конструкции. Куйбышев: КГУ, 1984. - С. 5-20.

67. Мурашкин Г.В. Некоторые особенности формирования структуры и деформирования бетона, твердеющего под давлением // Железобетонные конструкции. -Куйбышев: КГУ, 1979. С. 4-14.

68. Мурашкин Г.В. Экономическая эффективность применения бетона, твердеющего под давлением, в колоннах // Железобетонные конструкции. -Куйбышев: КГУ, 1982. С. 7-20.

69. Некрасов В.П. Метод косвенного вооружения бетона. Новый железо-бетон.Ч.1. Транспечать, 1925.

70. Нестерович А.П. Прочность трубобетонных элементов диаметром 500 мм и более при осевом сжатии: Дисс. . канд. техн. наук. М., 1987. - 236 с.

71. Новое о прочности железобетона / А.А. Гвоздев, С.А. Дмитриев, С.М. Крылов и др. М.: Стройиздат, 1977. - 272с.

72. Нурадинов Б.Н. Огнестойкость сталетрубобетонных колонн: Дисс. . канд. техн. наук. М., 1994. - 169 с.

73. Передерий Г.П. Железобетонные мосты. Т. 3. М.: Трансжелдориздат, 1951.-268 с.

74. Передерий Г.П. Трубчатая арматура. М.: Трансжелдориздат, 1945. -105 с.

75. Пермяков В.А., Белов И.Д. Центрально сжатые сталебетонные стержни кольцевого сечения // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1989. -№9. - С. 10-13.

76. Пецолд Т.М. Центрифугированные колонны квадратного сечения // Бетон и железобетон, 1983, №6. С.6-7.

77. Полезная модель № RU 26575 U1, МКИ3 7 Е 04 С 3/36. Строительный элемент в виде стойки / A.JI. Кришан, М.Ш. Гареев, В.Г. Матвеев, И.В. Матвеев 4 е.: ил.

78. Полезная модель № RU 49861 U1, МПК7 7 Е 04 С 3/36. Строительный элемент в виде стойки / A.JL Кришан, А.И. Сагадатов, И.В. Аткишкин, К.С. Кузнецов, А.В. Чернов 4 е.: ил.

79. Попов А.И., Ционский H.JL, Хрипунов В.А. Производство железобетонных напорных виброгидропрессованных труб. М.: Стройиздат, 1979. - 172 с.

80. Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций их тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры. М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986, - 194 с.

81. Росновский В.А. Трубобетон в мостостроении. М.: Трансжелдориз-дат, 1963.- 110 с.

82. Росновский В.А., Липатов А.Ф. Испытание труб, заполненных бетоном // Железнодорожное строительство. 1952. -№ 11. - С. 27 - 30.

83. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента: Справочное руководство. -М.: Наука, 1971 192 с.

84. Санжаровский Р.С. Несущая способность сжатых трубобетонных стержней // Бетон и железобетон. 1971. -№ 11. - С. 27 - 29.

85. Санжаровский Р.С. Теория и расчет прочности и устойчивости элементов конструкций из стальных труб, заполненных бетоном: Дисс. . докт. техн. наук. М, 1977. - 453 с.

86. Санжаровский Р.С., Кусябгалеев С.Г. К технологии заполнения и твердения бетона в стальных трубах. Доклады к XXIV научной конференции ЛИСИ. Строительные материалы. Строительное производство. Технология строительных изделий, 1971.

87. Сахаров А.А. Несущая способность трубобетонных элементов с бетоном, твердеющим под давлением. Дисс. . канд. техн. наук Самара, 1991. -159 с.

88. СП 52-101-03. Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры. -М.: Госстрой России, 2003. 126 с.

89. Скворцов Н.Ф. Прочность сталетрубобетона: Дисс. . докт. техн. наук. -М, 1953.-453 с.

90. СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции (утв. Постановлением Госстроя СССР от 20.08.1984 №136)

91. СНиП 21-01-97*. Пожарная безопасность зданий и сооружений (приняты Постановлением Минстроя РФ от 13.02.1997 №18-7)

92. СНиП 52-01-03. Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. -М.: Госстрой России, 2003. 83 с.

93. Соломенцев Г.Г. О закономерностях продольной деформации бетона при трехосном пропорциональном сжатии // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1975. -№ 10. - С. 20 - 24.

94. Стороженко Л.И. Железобетонные конструкции с косвенным армированием. Киев, 1989. - 99 с.

95. Стороженко Л.И. Объемное напряженно-деформированное состояние железобетона с косвенным армированием: Дисс. . докт. техн. наук. Кривой Рог, 1984.-587 с.

96. Стороженко Л.И. Трубобетонные конструкции. Киев: Будивельник, 1978 - 81 с.

97. Стороженко Л.И., Плахотный П.И., Черный А.Я. Расчет трубобетонных конструкций. Киев: Будивельник, 1991 - 120 с.

98. Стороженко Л.И. Прочность и деформативность трубобетонных элементов // Бетон и железобетон. 1980. - № 12. - С. 8 - 9.

99. Стороженко Л.И. Эффективность сжатых элементов с различными способами армирования // Известия вузов. Строительство и архитектура. -1981-№ 6. С. 26-29.

100. Стороженко Л.И., Плахотный П.И. Центральное сжатие облегченного трубобетонного элемента // Строительная механика и расчет сооружений. -1986,-№6. -С. 45-48.

101. Стороженко Л.И., Плахотный П.И., Дядюра В.В. Центральное сжатие трубобетонного элемента прямоугольного поперечного сечения // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1986. - №9. - С. 5-9.

102. Сурдин В.М. Исследование напряженно-деформированного состояния трубобетонных элементов при осевом загружении с учетом реологических процессов. Автореферат канд. диссертации. Одесса, 1970.

103. Трубобетонные колонны высотных зданий из высокопрочного бетона в США // Бетон и железобетон. 1992. - №1. - С. 29 - 30.

104. Филоненко-Бородич М.М. Механические теории прочности. М.: МГУ, 1961. -91с.

105. Фонов В.М. Влияние технологических факторов на прочностные и деформационные характеристики трубобетонных элементов из гнутосварного профиля // Железобетон в конструкциях и фундаментах машин / Под ред. И. Г. Людковского. М.: 1984. - С. 24-29.

106. Фонов В.М., Людковский И.Г., Нестерович А.П. Прочность и дефор-мативность трубобетонных элементов при осевом сжатии // Бетон и железобетон. 1989. - №1. - С. 4 - 6.

107. Фонов В.М., Макаричева Н.В. Исследование сжатых трубобетонных элементов // Бетон и железобетон. 1984. - №7. - С. 22-24.

108. Ю9.Фрейсинэ Е. Переворот в технике бетона. Л.-М.: Госстройиздат, 1933.-98 с.

109. Цай Шаохуай. Новейший опыт применения трубобетона в КНР // Бетон и железобетон 2001. - №3. - С. 20-24.

110. Ш.Шабров В.Л. Прочность трубобетонных элементов диаметром 500 мм и более при внецентренном сжатии: Дисс. канд. . техн. наук. М.: НИИЖБ, 1988.-253 с.

111. Шахворостов А.И. Исследование напряженно-деформированного состояния трубобетона на напрягающем цементе: Дисс. . канд. техн. наук. М, 2000.- 158 с.

112. Элбакидзе М.Г. Прессование и виброгидропрессование цементного теста, раствора и бетона//Известия ТНИСГЭИ. Тбилиси, 1971, т.21. -С.79-82.

113. Яшин А.В. Теория прочности и деформаций бетона с учетом его структурных изменений и длительности нагружения // Новые исследованияэлементов железобетонных конструкций при различных предельных состояниях. -М.:НИИЖБ, 1982,-С.3-24.

114. Bolomey I.I. Influence du mode mise on oluvre du beton sur la resistange // Trawaux. 1938. - № 70. - Pp. 437-443.

115. Boyd P.F., Cofer W.F., McLean D.I. Seismic performance of steel-encased concrete columns under flexural loading // Journal of ACI. 1995. - vol. 92. - № 3. Pp. 353 -364.

116. Cai S.-H., Jiao Z.-S. Ultimate strength of concrete-filled steel tube columns: experiment, analysis and design // Institute of structures China Academy of Building Research Beijing. 1983. - № 1. - Pp. 56 - 69.

117. Cedolin Т., Mulas M.G. Una legge contitutia secante eel esplicita per il caices-truzzo in statipiani di tensione // Studi E Ricerche. -1981.- Vol. 3. P. 75 - 105.

118. Design Manual for Concrete-filled Hollow section steel Columns, Cidect Monograph По.1, British Steel Corporation, 1970.

119. Eden E.F. The Go-Con process for large pressed panels // Concrete. 1971. - № 5. - Pp. 149- 154.

120. Furlong R.W. Design of steel-encased concrete beam-columns. Proc. ASCE, 94. STI.267-281. Jan., 1968.

121. Furlong R.W. Strength of steel encased concrete beam-columns. Journal of the Structural Pivisi on, ASCE, vol.93.st.s.Oct,1967.

122. Gardner N.J., Jacobson E.R. Structural behavior of concrete filled steel tubes // Journal of ACI. 1967. - vol. 64. -№ 7. - Pp. 404-413.

123. Georgios G. and Lam. D., Axial capacity of circular concrete-filled tube columns. Journal of Constructional Steel Research 60 (2004) 1049-1068

124. Gong С.-J., Lin X., Cai S.-H. Application of concrete-filled steel tubular columns in tall buildings in earthquake area // Structures Congress XII: Proceedings of the ASCE structures congress 94, Atlanta, GA, 1994. - Vol. 1. - Pp. 142 - 151.

125. Han. L.H., Tao. Z. and Liu.W., Effects of Sustained Load on Concrete-Filled Hollow Structural Steel Columns, Journal of Structural Engineering, ASCE, September 2004.

126. Hummel A. La te'chnologie du beton a trante resistange // Revie des Ma-mer aux. 1955. - № 474. - Pp. 881 - 889.

127. Johnson R.S. Concrete-filled steel-tubes. Composite Structures of steel and Concrete.Vol.1. Chapter 5, 1984.-p.l71-177.

128. O.Kibriya. Т., Performance of concrete filled steel tubes under uni-axial compression, IV Regional Conference on Civil Engineering Technologi, Joint ASCE/ESIE Conference. Caipo, Egypt, 2005.

129. K16ppel K. Und Goder W. Tragtastversuche mit ausbetonierten Stahl-voohrea und Aufchelling eisier Bemessungstonneil. Sfanlban. 1957. №1-2

130. Knowls. R.B., Park. R., Strength of concrete filled steel tubular columns. ASCE, J.Struct Div 1969; 95(ST12):2565-87.

131. Moller M. Eisenbetonstiitzen mit grossten Tragvermogen // Beton und Eisen. 1930. - № 24. - Pp. 15-21 .

132. Naka Takeo et al. Experimental Study on Concrete Filled Steel Pipe under Excentric Axial Load. Transactions of The Architectural Institute of Japan, Extra, Summaries of Technical Papers of Annual meeting of A.I.J. 1965.September, p.333.

133. Neogri P., Sen H., Chapmen T. Concrete-filled tubular tut Columns under eccentric loading. Jhe Strinturael Eng. 1969.Vol.47.-№5.-May,-p.l87-195.

134. O'Shea. M.D., Desing of Circular Thin-Walled Concrete Filled Steel Tubes. Journal of Structural Engineering, ASCE, November 2000.

135. Richart F., Brandzaeg A., Brown R. The failure of Plain and Spirally Reinforced Concrete in Compression // Engineering Experiment Station University of Illinois. Bulletin № 190. - 1929. - Pp. 224-229.

136. Roberts E.N., Lese L.E. Method of casting cement of fibro-cement under pressure. London: Patent-Office, 1921. - 18 p.

137. Robins P. I., Kong F. K. Modified finite element method applied to RG deep beams // Civil engineering and public works review. 1973. № 11. - Pp. 1061 - 1072.

138. MO.Roik K., Bergman R., Bode H., Wagenknect C. Tragfahigkeit von aus Betonnierten Hohiprofil-stiitzen aus Bustahl. Tehn-wiss. Mitt. Just. Konstr., Jngenier-fen Fuhr.-Univ.Bachun, Buch, XIII, 1975, Mon.4.

139. Roy D.M., Gonda G.R. High strength generation in cement pastes // Cement and concrete research. 1973. - № 3. - Pp. 807 - 820.

140. Sen H.K., Triaxial Effect in Concrete-filled Tubular steel columns, Ph. D. Thesis, University of London, July, 1969.

141. Sewell J. S. Columns for Buildings // Engineering News. 1902. - Vol. 48, №17.-Pp. 10-13.

142. Tang C., Zhao В., Zhu H. and Shen X. Study on the Fundamental Structural Behavior of Concrete Filled Steel Tubular Columns. Journal of Building Structures. Vo.3.No.1.1982, pp.13-31.

143. Vogeli R. Leresche R. La noovelle ligne transalpine da l'Atel. Bull. De L'association Suisse des Electriciens, N 3, 1951.

144. Zhong S. Et al. Concrete-filled steel Tubes under Eccentric Loading: Experiments and Analysis, Dianti Jianshekeji Daobao. No.1,1979.

145. Zhou C. Investigation on Load Carrying Capacity of Concrete-filled Steel Tubes under Eccentric Loading. Journal of Harbin Institute of Civil Engineering, No.4.1982, pp.29-46.