автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Поперечные рамы сельскохозяйственных производственных построек из трубобетона

Б ^

7 ‘й ОЕВ

' ПОЛТАВСЬКИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

На правах рукопису ЛАПЕНКО ОЛЕКСАНДР ІВАНОВИЧ

ПОПЕРЕЧНЕ РАМИ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКИХ ВИРОБНИЧИХ БУДОВ ІЗ ТРУБОБЕТОНУ

05.23.01 - буді сельві конструкції, будови та споруда

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття рченого ступеня . кандидата технічні:* наук

Полтава -1996

ч

Дисертацією з рукопис. '

Робота виконана на кафедрі конструкцій і з металу дерева та пластмас Полтавського технічного університету.

Науковий керівник

доктор технічних наук, професор Л.І. Стороженко

Офіційні опоненти

доктор технічних наук, професор Л.М. Фомиця кандидат технічних наук, доцент М.М. Губій

Ведуча організація - Українське кооперативно - державне проектно - вишукувальне і науково дослідне об’єднання "УкрНДІатропроект" (Полтавське відділення).

14°° на засіданні спеціалізованої рада Д 25-01-02 по ■ спеціальності "Будівельні конструкції, будови та споруди" при Полтавському технічному університеті за адресою: '

314601, м.Полтава, Першотравневі!# проспект 24, ауд.234.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці університет: Відгуки на автореферат просимо надсилати на ім'я вченого секретаря у'двох примірниках,завірених печаткою.

Автореферат розіслано "З" лютого 1936 року.

Вчений секретар

Захист дисертації відбудеться " 5 "березня 1396 року о

спецізлі зованеї ради доктор технічних наук

Актуальність роботи. Основна тенденція розвитку та удосконалення несучих будівельних конструкцій зводиться до зменшення ваги, зниження трудомісткості виготовлення та монтажу, скорочення строків ; зниження вартості будівництва. Цього можна досягти шляхом використання ноеих типів і ефективних $орм конструкцій.

На сьогоднішній день для будівництва характерний пошук нових сполучень сталі і бетону для їх сумісної роботи ь конструкціях. Цим вимогам в повній мірі "відповідають трубобетонні конструкції, які складаються з сталевих труб, заповнених бетоном. Бетон в таких конструкціях працює в умовах об’ємного стиску, що дозволяє ефективніше використати специфічні властивості матеріалів і значно економити сталь і цемент. - '

■ Трубобетонні конструкції можуть надійне працювати гри різному темпера турно- волог і сному режимі, в умовах агресивного сер'едовища, де використання залізобетону обмежене. Особливо яскраво переваги трубобетону проявляються в стиснутих елементах. Сьогодні вже є відомості про- застосування трубобетону в елементах, які працюють ва зпш.

В сільськогосподарському будівництві знайш_л широке впровадження трьохшарнірні залізобетонні рами. Однак дослідження,, що пов’язані з роботою трьохшаряірнк: трубобетоннкх рам, відсутні. Немає рекомендацій по розрахунку ; .проектуванню таких рам. Все це в значній мірі стримує іх масове впровадження у будівництво.

Ігкиі! чином задача про дослідження трубобетонних ран зя сільськогосподарського булівнЕСівг. є актуальною.

їеіою рсбогк з експериментально-теоретичне хсс^ідженняналружено-леформаваного стану егементївіа вузлії труооЗегоннпх рам для виробничих сільськогосподарських буд;-5І.ТІ та рогрзбкг ЄЕС2ЄрИМЄНГ2гГЬЕО веревірєної МЄГ02ЕКК рзсрахузсу несучої платності таких рам. Ба основі дослідного цроектугенЕя передбачено розглянути питання гро техніко-зконоьцчну ефективність дослідгуБаних конструкцій.

А.Б5 0 1! захапає:

-методе спнеи гЕпрухано-дефсрмаваного стану елементів грубобетсиних ря^т

-^гто^згу розрахунку несучої здатності і деФорматквності труйзесгзнпія. рам;

-регугьтзгс ексйгрїіменгзгькгх досгхдгень міцності з дг$срмаш$ 5?зг:в х& егзмеятів грубооеїзлнкх разі; -^•е?тхьгг.ї2 дгігігнпго прс-2Г.^аанн£.

£2* Г.С££ £0££32£. ЕрЗЬ£ЛБНІ ЄКСЛ2рИмЄЕТаіХВІ

та геггреїЕїЕі досх^дхеннн рабогл рзгкік типів вузлів

ГрТбС-йЄТС533г рЕ1і,£ рВ8^ХЬ5ЙГІ чого: .

-рсзрайгекз. »етгЗЕа ссдзкгнацруїеЕс—деасрмозгвпге стан; £Г£«ЄНГ:з ГР?£?52?0НЗЇЇІ рзіг-

-гсгр2&222.1 рдпг.тивдггу^т ї ИГ 5И5рру ЕЕЙЕрЗЛСГС ТЕЩ-' 2грЕИ25.-2ГС ЕУ5—Г- _ра* В ЗЗгЄЕЕЕСЇІ ВІХ Е2В2ІПГ2ХЄЕ2Е,

■ехнологічностг, та економічності;

Практичне значення роботи: -запропонована методика, яка дає можливі сть розраховувати ж окремі елементи, вузли, так і трубобетонні рами вцілену;

-на основі запропонованої методики складений алгоритм і грограма для оцінкинапружено-деформованого стану трубобєтон-их рам на сучасних ПЕОМ; .

-доведена можливість- ефективного впровадження в іудівшштво трубобетонних рам як несучих конструкцій;

' -розроблені інженерні методи розрахунку несучої здатності деформативності трубобетонних рам;

-проведене дослідне проектування сільськогосподарської ¡удови з використанням трубобетонннх рам.

Для обгрунтування точності та достовірності отриманих іезультатівпроведені їхпорівняння з експериментальними даними і використанням ПЕОМ.

Публікації. Основний зміст дисертаційної роботи іпублікований в 5 друкованих роботах.

Апробація роботи. Основні полохення ди-:ерташйної роботи доповідались на 43-46 наукових конференціях ірофесорів, викладачів, наукових.співробітників, аспірантів і :тудентів Полтавського технічного університету / Полтава, :Э91-19Э4 рр./.

Об’єм, роботи. Дисертаційна робота складається з зступу .чотирьох глав, загальних висновків,списку використаної іітератури та додатку. Загальний об’єм роботи-192 стор., в тему шел і 115 стор. машйнодрукованог о~ тексту, 60 рисункі з, 17 ¡таблиць. •

Робота шікашш па кафедрі конструкцій із металу, дерева та пластмас Полтавського технічного університету під кері вництвом доктора технічних наук, професора Стороженко ЛЛ. Виготовлення дослідних зразків проводилось в заводських умовах. Експериментальні дослідження проводились в лабораторії кафедри залі зобетонних та кам'яних конструкцій Полтавського технічного університету.

КОРОТШІ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі дано обгрунтування актуальності виконаних досліджень, їхньої наукової.новизни і практичної цінності.

Перша - гла в.а присвячена огляду вітчизняної та зарубіжної лі т ера тури з питань теоретичних та експериментальних досліджень робота трубобетонних елементів та рам будов для сільськогосподарського та промислового виробництва.

Трубобетон є різновидом як металевих, так і залізобетонних конструкцій. Він представляє з себе комплексний матеріал, в якому сталева труба і бетон з'єднані для взаємної роботи. Дослідження в галузі трубобетонних конструкцій проводили В.І. Барбарський, І.Д.Белов, D.В.Бондаренко, О.А.Долженко, В.ї.Єфіменко, М.МЛербін, O.E. ІопаттоД.К.Лукша, ВЛ .Маракуца,

З.Ф.Пенц, Г.П. ■ Передерій, В.О.Пермяков, В.В.Пінський,

В.А.Ростовський, Е.ДЛіхладзе, P.C. Санжаровський, ЛЛ. Стороженко, В.А. Трулль, В.М. Фонов, О.Л.Іагін, С.В. Икірєнко,

І.С.Яровий та інші дослідники.

Встановлено, що трубобетонні конструкції надійні в ексіхлуатаці і. В граничному стані вони не втрачають несучу

здатність миттєво, а ще довгий час спроможні витримувати навантаження. Порівняно з залізобетонними трубобетонні конструкції більш індуст: ..гльні при виготовленні і монтажі, добре протидіють механічним пошкодженням. При їх виготовленні не потрібні арматурні каркаси, закладні деталі, опалубка.

Враховуючи це нами було запропоновано два типи трубобетон-них рам підсилених та без підсилення ребром короткості(рис.1).

Відсутність комплексних досліджень трубобетонних рам для сільськогосподарського виробництва дозволяють сформулювати слідуючі задачі даної роботи.

1. Дослідити напружено-де$ормований стан і несучу

здатність вузлів трубобетонної рами. ■ '

2. Розробити методику розрахунку як вузлів, так і рами в ,

цілому і отримати відносно нескладний метод підбору перерізів елементів. ' • '

3. З метою перевірки розроблених теоретичних положень провести експериментальні дослідження вузлі в трубобетонних рам, відмінних по конструкції та за геометричними розмірами. •

4. Виконати дослідне проектування несучих трубобетонних

рам для сільськогосподарських будівель, дослідити їх техніко -економічну ефективність. . ■ .

-Друга глава присвячена методиці проведення та результатам експериментальних досліджень.При складанні програми експериментальних досліджень було враховано, ио несуча здатність вузлів трубобетонних рам залежить від геометричних розмірів конструкції (діаметрі товщина стінки труби, прольоту) і $ізико-механічних властивостей матеріалів:сталі і бетону. Були розроблені зразки карнизних вузлів, підсилені та без

Рис-.І. Запропоновані трубобетонні напіврашії а - із груб одного діаметра;

б - із іруб різних діалетрів

гідсилення ребрами жорсткості, кснькові та опорні вузли.

Ірограма експерименті в по дослідженні) міцності та деформація іузлі в наведена в табл.1.

Для спрощення поставленої задачі були, введені деякі ібмеження на проведення експерименту. Досліджувались лише :ороткі трубобетонні елементи, в яких довжина труби для зразка [ркбяизно дорівнювала чотирьом діаметрам, тому вплив гнучкості ¡е враховувався.Для оцінки впливу масштабного фактору на [апружено-деформований стан досліджувались зразки із груб діз-;етрсм 127 і 159 мм з товщиною стінки відповідно 4.0 та 4.5 мм.

Конструкції дослідних зразків наведені на рис.2.

Крім трубобетонних зразків були досліджені зразки з орожніх труб і, для отримання даних про фізико-механічні лас;л.«іЗості бетону і Сталі, бетонні куби з ребром 150 мм та ризми розмірами 150x150x600 мм і стандартні полоски із сталі.

Труби для виготовлення трубобетонних зразків нарізали на окарному верстаті, причому особливу увагу приділяли якостг бробки і перпендикулярності торців та цільному приляганню 'єднання міх сегментами труб. Зварювання проводилось після яяття фасок К-подібним шзом.

Для виготовлення дослідних зразків застосовували бетон яасу В25 по міцності,^який було виготовлено на заводі' ЗБВ ресту "Полтавасільбуд" м. Полтави. Бетон було виготовлено з ранітного щебеню та річного піску, як в'яжучий матеріал зстоссваний портландцемент Балакл і йського цементного заводу ставністю 500.

Дослідження всіх зразків проводилось на пресі ПММ-500 на іфєдр і ЗБК Полтавського технічного уні верситету при досягненні

. . Таблиця 1

Програма експериментальних досліджень та несуча здатність трубобетонних елементів

Назва РозмІр труб Несуча здатн.кН Иі/Яа

Серія елементів 1 0,.мм 5,’мм ьи я2

ТБ-1-1-1 ТБ-1-2-1 ТБ-1-2-2 ТБ-1-2-3 127 159 159 159 4.0 4.5 4.5 4.5 82 194 200 199 100 231 225 229 0.82 0.84 0.89 0.87

ТБ-2-1-1 ТБ-2-2-1 ТБ-2-2-2 ТБ-2-2-3 Карнизні вузли із труб заповнених беконом оез ■ підсилення 127 159 159 159 4.0 4.5 4.5 4.5 89 195 193 175 106 250 245 230 0.84 0.78 0.79 0.73

ТБ-3-1-1 ТБ-3^2-1 ТБ-3-2-2 ТБ-3-2-3 127 159 159 159 4.0 4.5 4.5 4.5 75 273 280 270 110 315 325 321 0.68 0.86 0.86 0.84

ТБ-4-1-1 ТБ-4-2-1 ТБ-4-2-2 ТБ-4-2-3 ТБ-5-1-1 ТБ-5-2-1 ТБ-5-2-2 ТБ-5-2-3 Каршізні вузли із труб заповнених бетоном, підсилені ребром ■ жорсткості 127 159 159 159 127 159 159 159 4.0 4.5 4.5 4.5 4.0 4.5 4.5 4.5 500 1056 1093 1000 980 1189 1050 1162 675 1258 1350 1150 1100 1450 1200 1400 0.74 0.84 0.81 0.87 0.89 0.82 0.88 0.83

ТБ-6-1-1 ■ ТБ-6-2-1 ТБ-6-2-2 ТБ-6-2-3 Опорні вузли із труб заповнених бетоном 127 159 159 159 4.0 4.5 4.5 4.5 450 1080 1520 1264 735 1330 1975 1600 0.64 0.81 0.77 0.79

ТБ-7-1-1 ТБ-7-2-1 ТБ-7-2-2 ТБ-7-2-3 Конькові вузли із труб заповнених бетоном 127 159 159 159 4.0 4.5 4.5 4.5 470 820 869 984 600 1050 1100 1200 0.78 0.78 0.79 0.82

гроекткої міцності бетону. Навантаження передавались через іарніри, розміщені на геометричних осях опірних перерізів ¡разків. Ступені навантаження складали приблизно 0,1 від іуйнівкого. Витримка навантаження на всіх ступенях тривала 0-15 хвилин. Поздовжні та поперечні деформаці ї на поверхні •руби вимірювались індикаторами годинникового типу та ілектротекзорезисторами на базі 20 мм. На кожному зразку було :аклесно пс п’ять ланцюжків електротензорезистсрів по 8 в :окному. Вертикальні та горизонтальні прогини зразків вимірюва-ись за допомогою прогиноміра Максимова. - -

Перед випробовуванням зразки були ретельно підготовлені. Сверхня труб була відчищена від іржі та покрита шаром чорного аку. Для кріплення індикаторів, за допомогою яких вимірювались оздовжні деформані ї, до металевої поверхні труби приварювалисі айки. Перед наклейкою електротензорвзисгор і в поверхня зразків ачшцалась до дзеркального блиску. Для зняття' показів з лекгротензорезисторів використовувався прилад А1Д-4.

Для експериментальних дослідів були взяті п'ять типів арнизних вузлів, які можливі в трубобетонних рамах сільсько-осподарських споруд. Всього короткодіючим навантаженням було ослідкено 38 зразків. .V .

При проведенні експериментальних досліджень нами фіксувавсь два стани в ролі граничних по несучій здатності.

1. Навантаження, ио відповідають поздовжнім деформаціям в тиснутій зоні елемент}’, характерним для межі плинності руби (М,).

2. Максумальие навантаження, яке міг витримати лемент (N3).

Рис. 2. Конструкції дослідник зразків серії: а - ТБ-1; б - ТБ-2; в - ТБ-3; г - ТБ-4; Ц - ТБ-5; Є - ТБ-6; Ж - ТБ-7

. i2 Співвідношення зусиль Nt/Nz складало 0.75-0.85 (табл.І) Пе показує що. трубобетонні конструкції дуже надійні в експлуатації. На відмі- ну від залізобетону не спостерігалось крихке руйнування зразків.

Як уже відмічалось, при дослідженні вузлів трубобетонних рам на різних ступенях навантаження в характерних точках перерізу вимірювались поздовжні та поперечні деформації при допомозі електротензорезисторів. За результатами вимірвЕань були побудовані графіки залежності між зусиллями, деформаціями та зміщеннями (рис.3,4).

•з аналізу результатів вимірів поздовжніх деформацій в найбільш стиснутому і найбільш розтягнутому волокнах поздовж осі вузла видко, що при навантаженнях менших 0.7-0.8 N ,

max

деформації розвивались приблизно рівномірно. При більших навантаженнях в стиснутій зоні з'являлись гофри тому, що труба втрачала місцеву стійкість. В цих місцях поздовжні деформації розподілялись по довжині елемента не рівномірно. Викривлення діаграм при навантаженнях, близьких до граничних, можна пояснити появою б розтягнутій зоні в бетоні поперечних тріщин.

По величині поздовжні деформації значно перевищували поперечні як в стиснутій, так і в розтягнутій зонах. При цьому, якщо в стиснутій зоні коефіцієнт поперечної деформації досягав величини 0.6, то в розтягнутій - він не був більшим 0.3. Зрахозувчи, що сталь і бетон в трубобетонних елементах працюють сумісно, були вирзховані напруження в сталі і бетоні з урахуванням об'ємного нзпруженого стану ядра і оболонки.

Б результаті експериментальних досліджень було у становлено,'що вузли трубобетонних рам ке можливо зруйнувати з затзль-

л)

Д. |

л

5)

і 2 3 4

У ' п/п {¡авантаж, //', *«

і Л50

2 ПО

■ї, по

4 530

ЧИ »Л*

Рис. 3. Залежність поздовяніх (а) і 'поперечних "(б) деформацій від навантаження зразка ТБ-6-1-1

ноирийнятому розумінні слова. Отримуючи значні деформації зразки продовжували витримувати навактааенкя.В процесі завантажень спостерігається значний перерозподіл напруження міх оболонкою та ядром. Із досліджених типів карнизних вузлів найефективнішими я вузли, підсилені ребрами жорсткості, а найтехнологічнішими - де ригель і стійка з'єднані зстик.

В третій главі наведені результати теоретичних досліджень напружено-деформованого стану та несучої здатності окремих вузлів та трубобетонної рами вцілому.

В перерізах елементів з трубобетону, як і з інших конструкціях, від початку навантаження до руйнування мають місце кілька різких стадій напружено- деформованого стану, які характеризуються різною величиною і характером деформацій і напружень.

Характеризуючи граничний стан елементі в і з трубобетону ми виходимо з того, що при невеликих навантаженнях труба деформується пружно, а в бетоні починають проявлятися пластини, деформащ ї і. із збільшенням навантаження в бетоні появляються мікротріщини, збільшується бічний тиск між бетоном і трубою. При подальшому збільшенні навантаження поздовжні напруження з трубі досягають границі плинності, а в бетонному ядрі продсвдує'гася утворення тріщин в площині, паралельній площині діючого зусилля. 1 в такому стані трубобетонний елемент сприймає навантаження, хоч при цьо-.-;. виникають великі поздозжні і поперечні деформаці ї.

На сьогодні великого розсипку досягла математична теорія пружності, яка дозволяє точно вирішувати широке коло питань, з тому числі і з врахуванням об'ємного напруженого стану.

Можливості практичного вирішення задач з використанням цієї теорії останнім часом значно збільшилась завдяки широкому впровадженню ЕОМ, яке дозволяє проводити числові розрахунки з використанням менаді в змінних модулів деформацій і методів ітерацій.

При оцінці наїгружено-деформованого стану карнизних вузлів прийнято переріз, що складається з труби, заповненої бетоном і підсиленої ребром жорсткості. Прийнято, що між бетоном і арматурою здійснюється спай поздовж бокових поверхонь. Кожна складова частіша вузла однорідна і ізотропна. Нормальний переріз складається з декількох частин Б , ...Б ,які

12 п

відповідають різним матеріалам з різними фізико- механічними властивостями.' Вважаємо, що бокова поверхня бруса вільна від зовнішніх навантажень,а до основи прикладено задане навантаження, що відповідає умовам рівноваги.

Вирішення задачі зводиться до відшукання зміщень І), V, V», деформацій £ ,£ ,£ ,3" ,ЗГ , напружень б ,6- ,6 ,Т ,

х У % хУ Ух. зех X У г хУ

X л , інтенсивності напружень б та інтенсивності деформацій

Ух і.

£ , які задовольняли б рівнянням рівноваги, заданим умовам на поверхні, фізичним рівнянням, що показують залежність міх ^формаціями та напруженнями (закон Гука).

При вирішенні задачі враховано, що зовнішні напруження прикладені до бокової поверхні, дорівнюють нулю; напруження, прикладені до елементів поверхні розділу з тієї та іншої сторони, врівноважують одна одну. Для вирішення плоскої допоміжної задачі у відповідності до теорії М.І .Мусхелішвілі виксристана функція комплексного змінного г=х+іу.

При оцінці напружено-деформованого стану вузлів

використані результате теоретичних досліджень трубобетону, що є в роботах Л.І. Стороженка. Б результаті сумісного вирішення рівнянь отримані формули для визначення поздовжніх та поперечних напружень, деформацій та переміщень в ядрі і оболонці. Наведено кінцеві формули для визначення деформацій

і = a (or А’- р A’- v ) + р F’(x - у )/г ) -+

ТІ X Inn ПП П П >;

+ Cl (2or A"- 4p A"- V )x - F"x(3y2- x2)/r6;

2 nn nnn nn

і =0 (or A’-PA’-V ) + PF1 (x2- yz) /r4) +

лУ Inn nn n nr.

+ -a (2a A"- v )x - 2p F"x(3y2- Хг)/г6;

2 nnn n n

£ = d + d X ; 3" ~ 0 ; J = 0 ;

пг 12 г>У 2 ns x -

3" = 4d p F’xy/r»+4d (p F’^Oxz-Y2)/!^-^ A"y) ,

пхУ In 2 n nn>

:e n = 1,2,3,4- номери складових частин перерізу вузла, іначення параметрів, що входять в формули, наведені в іисертаці з. ' . ■ . .

При вирішенні задачі з урахуванням пластичних деформацій :икористані змінні модулі деформацій згідно- пропозиції ..АЛльвшина. • '

Отримане в дисертації рішення для стадії' пружної та ластичної роботи елементів реалі зовано для розрахунків на ЕОМ програмі " TbRAMA" , яка написана на Фортран і-77. В пластичній таді ї роботи напруги та деформаці ї обчислюються в підпрограм і DnPL", обчислення деформацій та напруги в пружній стадії аійснзосться за допомогою підпрограми "Defna". Програма заходиться в Полтавському технічному університеті. Порівняння зоретичних та експериментальних значень напружень, деформацій

та зміщень показало, ио вони співпадають задовільно.

Наведений метод оцінки напружено- деформованого стану вузлів навіть при наявності програми для обрахунків на ЕОМ, достатньо складний для інженерних розрахунків. Тому для інженерних розрахунків вузлів трубобетонної рами розроблені більи прості методи.

Ба рис.5 показано поперечний переріз карнизного вузла, підсиленого ребром жорсткості .Метод розрахунку, побудовано з урахуванням передумов, .що епюра напружень в стиснутій зоні перерізу в бетоні і трубі (для пружної стадії роботи), в розтягнутій зоні в бетоні і трубі (для пружної і пластичної стадії робота) трикутна, епюра напружень в стиснутій зоні перерізу в бетоні і трубі (для пластичної стадії роботи) описана кривою .другого порядку, задовольняється гіпотеза плоских перерізів та умови сгатикиїГМ = 0, ІМ = 0. 4

Невідомими в двох рівняннях статики є напруження в найбільш стиснутому волокні сталевої труби-оболонки і центральний пут . ...

»*К

В (СсозйСя-сО+БіпсО-СБіпс^-сгсозоО)

Х+СОБСС Я (Ш - Ш )

і—.и--------------1.2— II + А !? = 0

І^пяя: Г я

і________________________І-2.

.хл-------

І+соза;

І+соза;

М = 2г^ (б[

ж-а є і'г. -ос Й (собсгбіпсг •+■ —----------1—

_Е-------------------4-----------і----

І+СОБОГ

м п/п Наі&нтвж

/ 60

г ЯО

3 /<Я?

.4. Залежність поздовжніх деформацій від навантаження зпазка ТБ-1-1-1

гса$сс і

Рис.з. Розрахункова схема поперечного перерізу карнизного вузла '

, І? (Ш + Ш

+. г ----!>--І-»---

^ І+СОЗЛ

Значення параметрів, що входять в ці формули наведені в дисертаці ї.

Результати по визначенню несучої здатності, що отримані теоретичнім шляхом, порівнювались з експериментальними даними. Розбіжності міх значеннями не перевищували 132.

При розгляді питання про несучу здатність стійки та рігеля рами вряхот^о, що гнучкі позаідентровз стиснені трубобетонні елементи в цілому ряді випадків перестають задовольняти нормальним умовам експлуатації задовго до втрати стійкості.

Тому необхідно розглядати питання не тільки про несучу здатність, коли напруження в найбільш стиснутому волокні труби і бетону досягають граничних величин, а в бетоні утворюються мікротріщини, які приводять його в псевдопластичнийматеріал, але й про втрату стійкості такого елемента. -

Розрахунок гнучких позацектрово стиснутих елементів проводимо з врахуванням сумісної роботи сталевої труби і бетону за умови

' М Ч «р N ,

СГ ТТКУС ■

де N -найбільша несуча здатність трубобетонного елемента при

► ' 1*К»Ж ‘

осьовому стиску* •

N $ N =аГКА в а , _

• • - тая 5Ь Ь Ь 5 5 5

- коефіцієнт поздовжнього згину при позапентровому стиску, який знаходиться в залежності від коефіцієнта приведеної гнучкості Хгві І приведеного ексцентриситету Єге<1. формули для визначення яких наведені в дисертаці ї. В дисертаці ї також наведені формули для визначення зміщень в елементах рами.

и*

Ай а

Г

= о

У четвертій і і а в і містяться результати дослідного проектування та техніко - економічне обгрунтування запропонованої для впровадження трубобетонної рами сільськогосподарської будови. Дослідне проектування виконувалось для тришарнірних рам різних прольотів, висоти стійки, конструктивних схем покриття та стін.

Було запроектовано свинарник - маточник на 120 голів в радгоспі ім.Щорса Кременчуцького району, Полтавської області. Будова має розмір 108*18 м, крок рам 3 м.Покриття виконане з дощок підшивки стелі, пароізоляці ї, утеплювача з мінераловатних плит, дерев’яної обрешітки і покрівлі - з азбестоцементних хвилястих листів. Стіш запроектовані з цегли товщино» 51 см.

' На прикладі запроектованих трубобетонних рам визначалась їх техніко - економ ічна ефективні сть. Трубобетонні конструкці ї порівнювались з залізобетонними. Порівняння варіантів проводилось по витратах основних матеріалів ( сталі і бетону ), по вазі конструкцій, собівартості ^конструкції і по наведеним витратам. Установлено, що трубобетонні рами значно економічній і від залізобетонних. "Так витрати сталі в трубобетонних рамах становлять 93%, а бетону- 252 від залізобетонних; маса конструкцій не шеревицуе 40 % залізобетонних. З порівняння вартості конструкцій видно, то наведені витрати ■ на трубобетонні рамй складавть до 842 зід вартості залізобетонних.

Зроблені загальні висновки за

результатами експериментальних та теоретичних досліджень.

- • ■ - • ' а

Загальні висновки та рекомендаці ї

Дисертація присвячена експериментально - теоретичному

дослідженню поперечних рагеГпгпгЕСЕЛ-игоилОДарСЬКИХ будов із трубобетону, вивченню напружено - деформованого стану елементів та вузлів рам при короткочасній дії навантаження-.На основі досліджень зроблені слідуючі висновки:

1. Індустріальні тришарнірні рами виконані з залізобетону і сталі, знайшли широке розповсюдження у багатьох країнах світу. Для. зменшення ваги, покращення конструктивних показників, зменшення вартості будівельюіх конструкцій, можливості виготовлення конструкцій безпосередньо на будівельному майданчику, доцільно проводити дослідження нових конструктивних схем, в тому числі трубобетонних.

2. За свої ми фі зико - механічними властивостями матеріали, які прийнято для виготовлення дослідних зразків, технологія виготовлення та розміри зразків відповідають.реальним вимогам будівництва поперечних рам сільськогосподарських будов. '•

З* В результаті експериментальних досліджень вузлів трубобетонних рам установлено, що на всіх етапах завантаження бетон і сталь з працюють сумісно. Особливістю роботи вузлів трубобетонних рам є те, що із збільшенням позаценіцрово стисненого навантаження нейтральна вісь практично не переміщується.Відмінність міх зусиллями, які відповідають границі плинності і границі пружності досягає 15-25%. В процесі завантаження проходить -значний перерозподіл напруженнь з оболонки на ядро. Вузли трубобетонних рам не вдалось зруйнувати в .загальноприйнятому розумінні слова. Отримуючи значні деформації зразки продовжували витримувати навантаження. Із досліджених найперспектквнішими є вузли, підсилені ребрами жорсткості, а вайтехнологічнішими - де ригель і стійка з’єднані встик.

4. Запропоновані математичні моделі поведінки трубобетонних вузлів рам при ді ї поздовжніх сил та згинальних моментів дозволяють оцінити напружено- деформований стан досліджуваних конструкцій в пружній та пластичній стадіях роботи- Розроблені інженерні методи розрахунку несучої здатності і деформативнссті трубобетонних рам дозволяють з необхідно® надійністю проектувати такі конструкці ї. Експериментальні ■ дослідження несучої здатності і деформативностг різних типів вузлів трубобетонних рам підтвердили з- достатньою точністю результати, отримані теоретичним шляхом .

5. За результатами дослідного проектування поперечних трубобетонних рам сільськогосподарська!: будавизраблена висновок про доцільність впровадження у виробництво них несучих конструкцій. При застосуванні трубобетонних рам замість залі зобетонвих можна екаюшити да 70Х цементу, до 72 сталі, до 162 наведених витрат та до 602 маси конструкці ї.

Основний зміст дисертаційної роботи опубліковано в наступних роботах; . . ,

1. Іапенко А.й. Поперечные рамы сельскохозяйственных, производственных зданий из трубобетона. “Тезисы докладов 42 научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, аспирантов и студентов института".-Полтава. 1990. -С.97.

2. Лапекко 0.1. Деформований стан карнизних вузлів трубо-бетонних рам сільськогосподарських будов. "Тези доповідей 43 наукової конференції професорів, викладачів, наукових працівників, аспірантів та студентів інституту". -Полтава.

1991. -С.67.

3. Лапенко О Л. Робота конькового вузла трубобетонної рами сільськогосподарської споруди. "Тези доповідей 43 наукової конференції, професорів, викладачів, наукових працівників, аспірантів та студентів інституту"•“Полтава.1991. -С.68.

' 4. Лапенко А.И.Узлы сопряжения трубобетонных элементов в ,

рамах сельскохозяйственных производственных зданий. "Эффективные строительные материалы и конструкции, используемые при возведении зданий и сооружений". Сборник научных трудов. -Киев: УМК ВО. 1992. -с.43-49.

5. Стороженко Л.И., Лапенко А.И. Поперечная рама из трубобетона. Ин$. лист # 22-94. -Харьков: ЦНТЭИ. 1994. -4с.

• ' , АШЮТАШИ .

Лапенко А.И. "Поперечные рамы производственных сельскохозяйственных зданий из трубобетона'’.

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

Экспериментально исследована работа узлов трубобетонной рамы при кратковременном действии нагрузки. Предложен метод _оценки напряженно-дефорыированого состояния элементов и узлов трубобетонной рамы, а также способ расчета несущей способности, а также рамы вцелои. '

Предлагаемые конструкции трубобетонной рамы запроектиро- • ваны и внедрены при строительстве сельскохозяйственного здания.

Ключевые слова: трубобетон, елемент, вузол, рама, напруж є-но-деформований стан, несуча здатність, стиск, згин, підсилення. ' • ’.

ANNOTAT)OH

tapsnko A.I. “Cross—secti oned fr cmes of industries acricul/turau structures mode of concrete f iLLed steel, tubes.

Dissertation tor degree of Condi Cate cf TechniccL Sciences, speciality C5.23.C5—Bui Lding Structures, BuiLdings & Structures. PoLtovo Technical, University, PoLtct/o, 199S.

Botn the estimation of stress and deformation stade of elements and units of concrete fiLUed steel, tube frames and estimation aettiod of their Limit strength, as weLL as the frame on the whoLe have been proposed.

Proposed structures of concrete fiLLed steeU tubes frame have been designed and impLesiented in the course of construction of the aaricul/turaL building.

Key words; concrete f iLLed steeL tube, eLeraent, unit, trente, stress end deformation state, Lircit strength, conrares i on, bending