автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Трубобетонные конструкции со стержневым армированием

ПОЛТАВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХШЧННЙ УШВЕРСИТЕТ г- ~ Q ЕУШП ЮР1Я КОНДРАТЮКА

Í г. Г-;"',]

Срмоленко Дшпро Адольфович

УДК 624.016.5

ТРУБОБЕТОНН1 КОНСТРУКЦ1Т 31 СТЕРЖНЕВОЮ АРМАТУРОЮ

05.23.01 - Б удав ель Hi конструкщГ, будааш та споруди

АВТОРЕФЕРАТ

дисертакн на здобутгя паукового стуленя кандидата техшчних наук

Полтава 1998

Дисертахцао е рухопис

Робота вшсонана в Полгавському державному техшчкому ушверсигегп шеш Юр 1я Кондратюка.

НауковиЙ кер1вкдас . доктор теяшчних наук, професор

Стороженко Леошд1ванович, Подтавський державник техшчний утверситет шеш Юрш Кондратюка, професор кафедри конструкцШ з метаиу, дерева та пдасгмас

Офццйт опонвгш:

доктор техтчних наук, професор Чихпадее Елгуджа Давидович, завиуючШ кафедрою будавельноГ ыеханжи тапдравшки Харювсько1 державно! акадсмц залЪничного транспорту;

кандидат техштаих наук, доцент Воскобойник Павло Павлович, Полтааський державний техшчний ушверситет шеш Юрш Кондратюка, доцент кафедри зашзобегонних та кам'хних консгрукщТ.

Провщна усганова

Харивська державна зкадетя мюького господарства, кафедра будовепьних конструкцШ, м. Харюв.

Захист дисертацн вадбудегься "20" слчня 1998 року о 14® годиш на засщанш спешатзованоТ вченоГ ради Д 15.01.02 при По.тгавському державному техшчному ушаерситеп шеш Юри Кондратюка за эдресою:

, 314691, м. Полтава, Першотравневий проспект, 24, ауд. 234.

3 дисертащею моаша оэмайоыитися в б^блютещ Полтавського державного техшчного ушверситету ¡мен1 Юрш Кондратюка за адресок»:

314601, м. Полтава, Першотравневий проспект, 24.

Автореферат розгслапий "/9

Вчешш секретар спещадазовано! вченоТ ради

" грудая 1997 р.

/

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПРАЩ

Актуальжсп» роботи. Сучасне будавництво промислових та цившьних буддвель характерно застосуванням конструкшй, як! вотовщаютъ вимогам велико"/ м1цносп, надшносп та техиолопчяосп при матй материалоемкости та низьких витратах на Ух виготовлення. До таких конструкшй в вноситься трубобетон, який вдало поеднус в соб'1 суыгсну роботу стал) та бетону.

Трубобетонш конструкшУ мають значно бшьшу надшшстъ в пор1внянн! з зашзобетонними та сгалевими. Ця пер свата лолягас в тому, що трубобетонш конструкцП в момент досягнення граничного стану не втрачають несучо! здатноеп миттево, а отриыавшн значш деформацй', ще тривалий час вигримують навантаження.

Але, поряд з перевагами, трубобетон мае дет недолжи: мала ефектившегь при роботт з великими ехсцентриситегами прикладення навантаження, невелика вогнеспйюсть та ¡шш. Анализ цих недолшв показав, що деяких з них можна позбутясж за рахунок введения арматурного каркасу у бетонне осердя конструкшУ. Це дозволить змишити осердя елементу, вихонувати несиметричне арыування при робст з сксцентриситетами та при згиш, бшьш доц|льно використовуваги сум1сну роботу стал! та бетону при великих дааы страд труби-оболонки.

За останнш час трубобетонш конструкшТ 31 стержневою арматурою здобувають широке застосування за кордоном. При споруджеяш цих конструкшй с можлив1сп> використовувата хндустр^альш метода виробництва безпосерсдньо на будшельному майданчику. При вщносао малому перерЫ трубобетонш консгрухид э> стержневою арматурою мають велику несучу здатшепь. За кордоном проектування цих конструкшй 1де за нашональними нормами, а в розвйнутих (¿вропейських краУнах зпдно загальноевропейських норм Eurocode 4. В УкраУш на цей час не проводились комплекеш досгаджения армованних трубобетонних конструкшй. Тому задаЧ1 ехспериментально досяшити трубобетонш конструкшУ, що армоваш стержнями, та запропонувати рекомендашУ шодо Ух проеетування с акгуальними.

Мета I задач? дослЦрквння:

- експеримеитальне досавдження мшносп та деформативиосп трубобетонних елеметте з! стержневою арматурою та Ух пор1Вштня :» традишйними трубобетояниии та сгалевими;

- розробка методики розрахунку та рекомендацш до проектування трубобетонних елементпв 31 сгержневим поздовжтм армуванням;

п виэн'ачення наибшьш дошльних областей використання трубобетонних елеменпв 31 стержневою арматурою з тташко-економ1чним пор!внякням Ух 31 звичайними трубобегонними та сгалевими.

Автор захищас:

- результата експериментальних досщджень трубобетонних еяемен-пв 31 стержневою арматурою при стиску та згиш;

- методику виэначення несучо! здатносп трубобетонних сяементхв з! стержневою арматурою:

- результата достдного просктування несучих конструкшй з трубооегону 31 стержневим армуванням.

Наукова новизна одержаких результатов:

-в результат: експериментальних дослшжень отримаш нов! результата про особливостп роботи тд навантаженням трубобетонних елеменпв 31 стержневим армуванням;

- запропонована методика визначення несучоТ здатносп трубобетону 31 стержневим армуванням;

- запропонован1 рашональш обпасп застосування трубобетону 31 стержневим армуванням;

- запропонований новий тип конструктивного елементу,

Практичнв значения одержаних результат»;

- сфорыульоваш рекомендацй щодо застосування трубобетону 31 стержневим армуванням, кю можуть бути використаш в стсржневих консгрукц1ях при да великих навантажень;

- запропонована методика визначення несучоГ здатносп трубобетону з1 стержнсвиы армуванням при р!зыих способах завантаження;

- на осшш запропонованоТ методики розрахунку складена програма для визначення несучо! здатносп трубобетону 31 стержневим армуванням за допомогою ПЕОМ.

РеалЬаци? роботи:

- здшснено доел ¿дне просктування та буд^вництво несших конструтсцп" для АТ "Полтавськнй ГЗК" та АТ . "Саламандра-Лтава" ¡з застосугванням трубобетону зi стержневим армуванням.

Публжацн:

Резуяьтатаи дисертаци опублпеоват в 8 статгях. в зб1рниках наукових праць, 3 тезах конференций, 2 позитивных рниеншгх на, винахщ. ;

Апробац>я результатов дисертацК:

ОсновнГ положения дисертацШно\' робота доповщались ' 1 обговорювались на 47-49 наукових конференция По.тгавського державного техшчного ушверситету 5меш Юр« Кондратюка (м. Полтава, 1995-1997 рр.), на Друпй УкрашськШ науково-техшчшй конференцц з мехашки'грукпв I фундаментобудування (и. Полтава, )995 р.), на конференци "СталезалЬобетонш конструхцй: доопджеюи, просктування

i будовництво" (м. Кривий Pir, 1996 р.), на хонференци "Проблеми теор» практики будавництва" (м. JlbBia, 1997 р.), на хижнародному ампоэауад Сучася! будовельш конструкцн з металу та деревини" (м. Одеса, 1997 р), а конференцп "Актуальна проблеми водного господарстпа" (м. PisHC, )97 р.), на лнашароднШ науково-техтчшй конферсицй "Проблеми, теорзУ i практики зал1зобетону" (и. Полтава, 1997 р.).

Обсяг робота. Дисергащя складаеться з »ступу, п'ята роздьшв, дальних висновюв, списку використанних джерел ¡з 157 найменувань i зох додатгав. Робота викладена на 180 стор., що включають до свого сладу 106 crop, основного тексту, 47рисунюв i 10 таблиць та 5 сторшок эдатгав.

Дисерттнийна робота виконана на кафедр1 консгрукшй ¡з металу, грев а та пластмас Полтавського державного техшпного утперситегу [em Юр1я Кондратюка П1Д кершництвом доктора техн. наук, професора гороженка Л.1.

3MICT РОБОТИ У Bcryni обгрунтовуеться необхщшегь теоретичних та :спериментальних досшджень1 в напрямку вивчення трубобетонних гементш 3i стержневою арматурою, акгуальшеть, наукова новизна та эакгичне значения одержали* результат.

В пвршому роздш] проведений анагпз конструкций is трубобегону, гтодт ix розрахунку та оптимЬаци. Вданачеш переваги та недолиси |убобетону. Зроблено анализ праць, присвячених досшдженню шетрукшй ¡з зовншгшм ариуванням та праць, в яких шдшмаються гганпя! пов'язаш 3i стержневим армуванням трубобетонних конструкцш.

На даний час bwomi роботи, присвячеш досящженмо особливостей шружено-деформавалого стану трубобетонних консгрукшй при р1зних :особах навактаження О.М. АлпершоГ, Ю.В. Бандаренка, 1.Д. Белова, А.. Гамбарова, Г.А. Геяква, О.О. Гвоздева, O.A. Долженко, М.Г. эбудогло, В.Т.&фшенка, А,Б. Квядараса, O.L Кшна, К. Клепеля, С,Г. есябгалква, А.Ф. Лтатова, Л.К. Лукшх, O.E. Лопагго, B.I. Маракуци, Ф. Марешна. 1.Г, Людковського, Г,П. Персдер1Я, В.О. Пермякова, В .А. 1сновського, Р.С: Санжаровського, М.Ф. Скворцова, Л.1. С гороженка, М. Сурдина, B.Ä. Трулдя, В.М. Фонова, С.О. Харченка, ЕД. Чихладзе, Л. Шапна,'1.С." Ярового fa шших., Запропоноваш ними теоретично-спериментальш залежносп дозволяютъ розраховувати трубобетонш еыенти при статичному навангажент. •

На основ! проведеного анайзу доопджень робота трубобегону облено висновок, шо на даний час залишаеться не доситъ доепдженою облема арыованого трубобегону. .

Эроблено опил праць, в якях доанджувалися армоваш трубобегот коиструкцп Л.К. Jlyicini, В. I. Барбарсьхого, а тахож захордоштх авторов О. Свейда, Ю Ш Сана, М. Томи, К. Caxtito, К Ватанабе, М. Дж. Н. Пресш та ¡нших. Проанатзувавши ыетоди досшджень трубобетонних конструкщй 31 стержневою арматурою, зроблено висновок, и» в б'тьшосп випадав при, та .доегнджеиях вивчались таю'слециф^чш mjacthdocri як Bomeciübdcrb, сейсмослЙюстъ, викориспшня в äkocti армування канатов та iiune. На nwcraai огяядуфорыулюютъся задач! дослщження стиснутих трубобетонних елемен-пв ai стержневою арматурою:

- експериментально „ досядопи особливосп робота гад навантаженням та характер втрати несучоТ здатносп трубобетонних eneMCHTia 3t стержнеаиы армуванням в заяежносп в1д фЬико-мехажчних властна остей викорисганих матер1апш, способу завантаження, косфвдсоту стержневого армування, способу армування та in.;.

- розробити методику розрахунку трубобетонних «леменпв ai стержневим армуванням при осьовому стиску, позацентровому стиску та згиш та скпаста« програму розрахунку за допомогою ПЕОМ;

- виконати досшдне проехтуаання нссучих \ конструкшй1 b трубобетону з1сгсржнсаоюарматурою.

Другой рпд1л присвоений розробш методики проведения фЬичиого експерименту по достджатю трубобетонних конструкшй стержневою арматурою татехиодоги вяготовденя! пщготовки достДних эрам».

Експеримопальна часгина достдженъ трубобетошшх конструкшй st стержневим армуванням. присшгиеиа вивченню ix MiuuictHHX та деформативнИх «костей.; Програма експерименту буяаскладена таким чином, щоб досшджуватн йшшв ряду найбйгьшвагомих фактор1В.

* Поперечшпсре{хзм -фубобетонних доегшшмх зраэшв si стержневою арматурою наведет на рис.!. В якосп стержневого армування викоркстовуваяась арматура кяасу А-Ш дааметром 12 мм. До труби внутршвп арматур«} сгержш кртилксь двома ршномпишми . зварювалытмим швами по кжцям, а эовнипш - переривчасгим швом. Характеристики досдадних зразюв наведет в табл. Символи в cepisx зразюв: ЦС та ВС,- центрально та позааентрово стиснутий трубобсгониий елемент зг стержневим армуванням; ЦСМ центрально сгаснутий Трубобстонний епементз« стержневим армуванням при багаторазовомку завантаженщ; ЦСК- нейтрально стиснутий трубобетонний елеменг si стержиеаимаркмуванням у вигляф каркасу; И - трубобетонний еяемент з1 стержневим армуванням при вилробуванш на эгин; Ц2С ^ трубобего»шйа1ем<згг,який маедворядоесгсржневе армування; ВСА, ИА«

Рис. 1. Загальтгй лаглад та поперечная псрери досяишсс зражв: а) -

загаяьний еигдаи; б) - ЦС-1-1, ЦСМ-1-2, ЦС-2-1Б.....ЦС-2-3, ЦС-3-1, ЦС-4-1,..., ВС-

4-4, ЦС-5-2, ЦС-7-1; в) - ЦСК-3-2, г) - ЦС-5-1; д> - ЦС-5-3; е) - ВСА-9-1; ж) - ЕСА-9-2;

- ВСА-9-3; и) - ВСА-9-4; к) - Ц2С-6-1, В2С-6-2, да 1 - труба-оболотга; 2 - арматура; 3) бетон; 4 - пяьцевкй жмут.

- трубобетокш элемента м стержневим аагмегричним армувакшщ.

3. метою отрицания' мшшетних та дефорыативних характеристик бетону були внготовлеш та инпробоваш хороткочасниы навазггаженшш бетошп куби та призыи. Роэьири куб1в 100* ЮОх 100. ым, призм -100* 100 x 400 мм.

Таояиця I

Досдщш зразки_

Сер ¡я Довки- Д1амстр Товщинз Кшь- Мщшск Вдаю- В1ДНО-

на СТ1Н- юеггь бето- шення шення

зразка ки стержни ну

ь, ю. г, Ль, Мл <т>

мм мм МПа М, г

цс-ы 800 * 159" . 4 . Г2 24.3 0.70 0.00

13СМ-1-2 800 159 4 12 24.3 0.70 0.00

ЦС-2-1 800 159 4 12 13.9 0.70 0.00

ЦС-2-2 800 159 ' 4' 12 24.3 0:70 0.00

ЦС-2-3 Б00 159 4 12 29.0 0.70 0.00

ЦС-3-1 760 152 ' 4.5 12 24.3 0.65 0.00

ЦСК-3-2 760 152 4.5 12 24.3 0.65 О.0О

ЦС-4-1 760 152 '4.5 12 24.3 0.65 0.00

ВС-4-2 760 152 4.5 12 24.3 0.65 0.33

ВС-4-3 760 152 4.5 12 24.3 0.65 0.66

ЕС-4-4 760 152 4.5' 12 24.3 0.65 1.00

ЦС-5-1 760 152 4 6 24.3 0.36 0.00

ЦС-5-2 760 152 4 12 24.3 0.73 0.00

ЦС-5-3 760 152 4 14 24.3 0.90 0.00

Ц2С-6-1 1050 219 6 26 24.3 0.73 0.00

В2С-6-2 1050 219 6 26 24.3 0.73 0.33

ЦС-7-1 840 168 4 12 24.3 0.66 0.00

ЦС-7-2 1680 168 ' . 4 12 24.3 0.66 0.00

ЦС- 7-3 3360 168 4 . 12 . 24.3 0.66 0.00

И-8-1 2200 152. 5 . 12 . 24.3 0.59 -

ИА-8-2 2200 159 5 - 7" 24.3 0.28 .' -

ЙА-8-3 2200 168 4.5 7 : 24.3 0.29

ВСА-9-1 680 168 4 5 24.3 0.27 0.33

ВСА-9-2 680 168 4 . 5 24.3- 0.27 0.33

ВСА-9-3 680 168 4 8 24.3 0.44 0.66

ВСА-9-4 680 168 4 8 24.3 0.44 0.66

П1дб|р складу бстонно! сумшй в1вся зпдно ГОСТ 27006-86. Випробуванн* призм та. кубш велось зпдно ГОСТ 24452-80 та ГОСТ

т

10180-78 на гщравлгшому прест ПММ-125. За результатами цих пипробуяань бузот визначен! для р!зтп схладза бетошз гтрмыова М1ин1сть Л;. = 13.9:24.3^9.1 Мпа, модуль пружносп Еь -1252002.13 х 104 МПа та коефодент Пуассона = 0.17,-0.1 б;0.17.

Для вИзначсння мщносп та модуля деформаций стал! э виповиних труб вир^заяись смути ввдЬаиносп ГОСТ 10006-80. Внпробування смут на розгяг проводилися на УИМ-50 зпдно ГОСТ 1497-34, а оорпки'а труб на стиск - на пресах ПММ-125 та ПММ-500. Модуль пружносп стати труб £,=2.1 х 10' МПа.

Арматура випробовуаалась зпдно ГОСТ 12004-81. Межа плннносп 1{у дорюнювала 491 МПа,. межа тимчасового опоруЙВ=6П.5 МПа.

модуль пружносп Е, =2. Гх 10' МПа.

Для вим|'ру деформашй у дослщних зразках використовувались елсктроте1Порез1стори, яга нахлсюяались у серетньому пергрЫ в поздовжньому та поперечному налрямку, та шдикаторн годинникового типу. Вигини гнучких стиснутих зразкш та зразк1В, то пипробовувались на згин, вим!рювались за допомогою прогином)р1в Максимова.

Навантдження передавалось поступово по 0.1 та 0.05 в1д розрахунковоТ несучоТ здатносп. При проведен»! експерименту ф|ксувались дйа зусилдя, яю вошоадають р!зним варйнтам граничного стану по М!Цносп. Так, зусилля Л', вишов)дало першому вар1анту граничного стану по шцносп, коли поздовжш деформацп сятади значения, яке характерне для ые:га плинносп стан труби. Зусилля Л^ виповиало другому аар1анту граничного стану по м'щнссп (дорхзнюаало максимальному зусиллю^яке здаткий був в;примагн доелгдоий зразок.

Трет!й розд1л присв.ччений обробш результатов експерименталъних дослихжень. Результата по внзн&чешоо несучоТ здатносп зразгаз назедет у табл. 2.

В табл.2 наведет значения ряду коеф1'шенпв ефективносп, яга визначалися за формулами:

де Ыь - зусилля, що сприймасться бетоном;

N, - зусилля, що сприймасться трубою-оболонкою;

¿Ул - зусилля, що сприймасться стержневою арматурою;

<ть =—--1-— - напружсннл в бетон! трубобстонного

Ль

елементу з» стержневою арматурою пед час досягнення граничного стану по несучш здатносп;

А), - площа бетону.

Таблиця 2

Несуча здаттсть експериментальних зразюв___

Сер1я Довт жина Пере-р1з Грамичш зусилля, кН

и Ох*, N1 -N2 ¥ т п п

мм мм

ЦС-1-1 800 159 »4.0 1310 1595 1.22 1.12 1.56 1.42

ЦСМ-1-2 800 159,4.0 1300 . 1608 1.24 1.13 1.57 1.45

ЦС-2-1 800 159,4.0 1080 1395 1.29 1.11 1.37 1.61

ЦС-2-2 800 159*4.0 1310 1595 1.22 1.12 1.56 1.42

ЦС-2-3 800 159,4.0 1490 1680 1.13 1.15 1.64 1.36

ЦС-3-1 760 152»4.5 1350 1595 1.18 1.16 1.58 1.63

ЦСК-3-3 760 152*4.5 1310 1580 1.21 1.15 [.56 1.59

ЦС-4-1 760 152x4.5 1350 1595 1.18 1.16 1.58 1.63

ВС-4-2 760 152x4.5 1190 1525 1.28 - - -

ВС-4-3 760 152x4.5 690 750 1.09

ВС-4-4 760 152x4.5 540 560 1.04 - - -

ЦС-5-1 760 152,4.0 1080 1391 1.22 1.14 1.64 1.41

ЦС-5-2 760 152x4.0 1400 1535 1.10 1.07 1.43 1.28

ЦС-5-3 760 152x4.0 1440 1595 1.11 1.06 1.39 1.26

ЦС2-6-! 1050 Т19.6.0 4350 4770 1.10 1.16 1.42 1.89

.ВС2-6-2 1050 219x6.0 3000 3140 1.05 - - -

ЦС-7-1 840 168x4.0 1280 1550 1.21 1.12 1.66 1.35

ЦС-7-2 1680 168x4.0 1330 1370 1.03 1.00 1.47 1.00

ЦС-7-3 3360 168x4.0 940 940 1.00 - 1.01 -

И-8-1 2200 152x5.0 138 159 1.15 - -

И А-8-2 2200 159x5.0 120 150 1.25 - - -

иА-8-3 2200 168x4.5 120 150 1.25 - -

ВСА-9-1 680 168x4.0 1020 1120 1.10 - - -

ВСА-9-2 , 680 168x4.0 1020 1080 1.06 . - -

ВСА-9-3 680 168x4.0 735 820 1.12 - • - -

ВСА-9-4 680 168 4.0 570 600 1.05 - - -

Шсля анал5зу цих коефвд'екгпв був визначений розрахунковий от бетону В* для трубобстонного елементу з! стержневим армуванням:

*

де £ - коефщкнт, який враховуе об'смний напружений стан бетону:

®

у,.-1.3 (для стиснуткх елеысютв) - коефщккт надШностг по иа1ер)алу.

В табл.3 наведай роэрахунков1 характеристики б стоит для грубобетону 31 стержневим армуванням в залежносп вщ призыово! шциосп.

Таблица 3

Юхас бетону по . мщносп В В5 В10 В15 В 20 В 25 ВЗО В35 В40 В45 В50 В 55 В60

Призыова мшшеть бетону Нь. МП а 2.8 6.0 8.5 П.5 14.5 17.0 19.5 22.0 25.0 27.5 30.0 зз.о

Розрахун. огп'р бетонуЙь'.МПа 4.2 8.5 11.5 14.8 18.0 20.2 22.4 24.6 27.3 29.2 31.2 34.0

За експериментальне значения коефвденту, що враховуе гаучюсть, трнйнято: - ' -

(4>

де Л*/ - несуча здатшсть гнучхого трубобетонпого зразка ггержневим армуванням;

N - несуча здаппсть короткого трубобегошгого зраэха.

Це дало змогу отриыата емтричну формулу для визначегпм соефшкнту поздовашього згину при центральному сшску:

-0.026/1 + 1.138, (5)

де Л = Ур - гну*пастъ елемеята, в межах 5 2 Л £ 40.

На характер розвитку деформацш найо1Лып впливаготъ 1пц;псть Жетону, довжина елементу, ексцентриситет прикладення наваятаження, соефвдснт стержневого армування. Так викориетання бетону з бшьтсю 1ризмовою мшшепо дозволяе отримати конструкцию з меишою [еформатившетго та бгаьшою несучою здатшепо.

Цшавим внявився характер розвитку деформацш в зразках третьо! •ер». Хоча при навантажеш, яке доргенювало 0.5+ 0.6вщ поздовжш (еформацп зразка ЦСК-3-2 (армування у випвдш просторового каркасу) ючинають збшыпуватися £Нлып штенсивно в пор1внят 31 зразком з гриваренними стержнями (рис.2), це не позначилось на граничному

Рис. 1 Графш залеашосп поздовасшх та поперечних е„аг деформашй В1Д навантаження N для эраэгав: 1 - ЦС-3-1; 2 - ЦСК-3-2.

I N,kH

1_________1 14001 1 i

розтяг 1200 _1 стиск

/\_1 i

800

г4 г~ 3 f \_2

\

\_4

-200 -100 0 100 200 - ' 300 400 500

Рис. 2 Графис эалежносп поздовжня enfoi деформашй стиску та розтзп

в!д наваятаження N доя зразюв: 1 - ЦС-4-1 ; 2 - ВС-4-2; 3 - ВС-4-3; 4 - ВС 4-4.

навактазсенш М та - вони фактачно стзпаля.

Результата внхиру поэдовгопх деформащй т'д час вяпробовузання зразкзв чгтвергго1 серп (позацентрово стнспутах) яааедет па рис.3. Руйнування ас!х зразкш пдсГ сер ¡Г вцбувалось внаслиок плшшосп найбЬхьш стзтснутого волокла труби-оболошс». В зразках з великими ексцептриситетами дефермацп ротпггу хоча 1 з'являнлься, але не досягають межа плшшосп. Наведет графйси е найбшъш типопимл для вс!х досльхжуваних зразгап.

Характер • розвитку поздовжшх та поперечних дгформашй по периметру поперечного перерпу в залежносп В1Д навантаження при двозначш'й стоор! янутрмшх зусиль (у випадху великого ехсцезггрисятету та при эгиш) свдчить про те, що нейтральна .тлил не змшюе свого положения до руйнування елемента, а ггер ерп залйшаеться плоским.

ЧпгппрТ'й роздш днеерташйяо! роботи е викладенням методики розрахунку трубобетонннх елеменпз 31 стержнеаим армуванням. Були прийн5гп тает передумопи, отримат на п1дстав} фпичаого ехсперимепту: бетон розгг.лдаегься як ¡зотропний пружнопласпгашй матер1ал; шж напруженнями та деформащяыи приймаеться лшшна залежшеть при досягненн: граничного стану по мвдюсп; вважаегься справедливою ппотеза плоских гтерерп:з; геоыетричт та фЬичнГ характеристики матер¡алп по довжит елемента прийыаються постШшшн; вважаеться, що груба, арматура та бетон деформутоться сушсно; дзознахова еяюра напружень при першому аар1а!гп граничного стану по шщтсп для бетону, труби та зрматури в стиснутй та разтягнупЙ зонах мае форму грикугника, а при другому варшпт - форму прямокутника; додержуються умовн статьей: ^Л», форыа зпгау 31« елемеиту приймасться

плоскою та шяпоадае синусоТдз; бетон розтягнуто! зони не враховустьса у зобо-п перерЬу; бетон стиснуто? зонн знаходиться п умовах об'еыного янску; на трубу дае поздовязте зусилля; стержнева арматура в перерЫ экглядае як "умоане кигьце" та сприймае лише поздовзаге зусилля.

Запропоновано два способи розрахунку трубобетонннх елемагпв ?л гтержневим армуванням: споаб . 1 - це споаб траднщйнкй для грубобетонних еяементтв, то ото коли окремо враховуються ва елемента терер1зу (бетон, труба та арматура); споаб 2 - це споаб приведения гоперечного перерхзу до мсгалезого. .

Формула для розрахунку несучо» здатносп центрально стиснутих рубобетонних елементт 31 стержневою арматурою мае вигпяд:

л^^А^уМ^АИл). (6)

де у1 и ул - коефщкнти умов роботи стал! труби та арматури;

розрахунковий ошр бетону для трубобето1шого елементу 31 стержневим армуванням, визначаеться по {2);

^н Л, - розрахунков1 опори стал! труби та арматури; Л,, А. к А^у гогоща бетону, труби та арматури.

По приведених до стал! перерезах ця формула мае вигляд:

<т)

де Атга - приведена до стала труби площа перерззу.

Аы = А+ А\~ або= +Аг + Лл(8).

де Еь, Е} и - модул1 деформацд бетону, труби та арматури;

Коефгщент ф в формула (7) визначаеться зпдно СНиП 11-23*81* в залежносп в]д гнучкослА таЛ.

Напружено-деформований стан та характер руйнування позацентрово стиснутих трубобетонних елематв 31 стержневим армуванням залежить. гоповним чином, вщ ексцентриситету прикладення кааактажеиня ее. При вивеаенш формул будемо в1зрЬняти два випадки граничвях сташв за несучою здатшстк): випадки малих та велш-сих еьхцентрисителв. Граничною умовою М1Ж випадками малих i великих ексцевтриситгпв с м1сце прикнадення иаваягаження (в межах або за межами ядра переткну).

Несуча здаттсть дая випадку малого екакзпрваггету:

Щ иг -мьз-АЙ.+/)' % +/)'

Вишни у сгрсдаьому перерш визначазотьса за формулою:

2

/=__, (10)

де - приведений момент опору поперечного псрер:зу. Несуча здатасть з умов ршновага для випадку великих

сксцентрисителв для другого вар13!гту граничного стану по мшносп визначаеться за формулою (рис. 4):

N + + ^Ях^гяпаЛ, (11)

Сц + /I

(«п4 а)

а - кут, то визнзчае положения нейтрально! вга.

Рис. 4 Роэрахунксвд схема поперечного nepepisy позацентрово стиснутого трубобегонного елсмента 3i стержневою арматурою (випадок великих скс-центристепз):

а) - ешора напружень для граничного стану за першим BapiasiToM;

б) - егаора налружень дая граничного стану за друпш aapiajrroM;

- а та а, - кути, що. визначають положения нейтрально! sici;

- Ss та - товщини сшлси труби-оболошеи та "умовного к£льця" стержнсво! арматури.

Значения кугу а эизначаеться з умоаи У N - 0 за формулою:

I

пья \ ' а

ПиК

f(/r-a)cона cos2 asm a sin3 я -+-

I cosasin3a х-a sin4e |

сз = -+ ,--(.-

V 3 3 32

Вигини середнъого перер'оу виэначаються за формулою:

7 Bx2-Nl2'

(12)

д=

• приведений момент шерцй поперечного перерЬу.

• По приведении перерпам иесуча здаттсть та вигини визначаються за формулами:

# = —^-. (14)

> А-"-

де А,^ - визначаеться за формулою (8);

^вих " вистань В1Д центра тязання перер!зу до лайбьтьш стиснутого волокна.

При розрахунку на стшьасгь позацснтрово стиснутих трубобегонних елеменпв 31 сгержневим армуванням вводиться коеф»шент ноздовжнього згину. Розрахункова формула мае вигляд:

об)

ФсЛы

Значсня д>я визначаються зпдно СНиП 11-23-81* в залежиосп ви Я, та Лги1.

Для розрахунку трубобетонних елемент5в з! стержневою арматурою, на як! д)'с згинаючий момент, запропоновано також два спосоои. Так несуча здатшеть з умов р1'вноваги другого вар1ашу граничного, стану по М1Цносп визначаеться за формулою:

М = Ж'ьг} + 2/^5,«по; + 5шаг„ (18)

( . «т4 а 1 де е>42 =1 вша-—— I;

а - куг, що визначае положения нейтрально? В1С1. Значения куту а визначаеться з умови ^Г^ - 0 формулою:

-Ч. .......J

1 а .1

№

(к-а)сс$а сон2 а&'та «т3а Де«л =-£-+---+

Прогини визначаються за формулою:

^ ~ r,E,(l + cosa)' ' (,9)

де А - коефцнснт, шо залеъапь тл способу заван гажен кя.

За способом 2 несуча здалнсть трубобетонних елемошв 3i сгер>лтевим армуванням, на яю дде зпшаючий момент, отримана шляхом приведения поперечного nepepby до сталевого. Несуча здатшсть визначасться за формулою:

(20)

' "rti-

де W„ä - приведений до сташ труби момент опору.

Пропш / визначасться з ушверсального р!вняння прогишв для будь- яхоТ з дшышць. Так при г fy це pirnrnnw мае пигязд:

С)

Для полегшеяня проектнкх po6iT сетадена. програма розрахутгку несучоТ здатносп конструкций на ПЕОМ. При nopiciunnii запронованих метода розрахутпсу були визначeni для кожного з них середъне вданленкя (5) та. середыгс юмдратачие вщхллення' (сг). В практнш проектуианач трубобетонних конструкций 31 стерясневим армуванням рекомендуемся використовувати cnociö 1. Cnoci6 2 е доцшьним при попередтх лриблизних розрахунках.

П'ятий роздш присвячений дослщному проектуваншо. 3 цетого визначення особливостей, яга вшшкгготь при проекплшш« трубобетонних конструкшй 3t стерзкневнм армуванням, були поставтега сгздуюч! задачи виконати доел Laue проектування несучих трубобетонних конструкций 31 стержневим армуванням в дёяких буд!влях та спорулад; на прикладах запроектованних трубобетонних конструкш'й 3i стер:хневим армуванням визначити техшко-еконоьйчну дощльтсть ix викорнстання.

На Полтавському ГЗК у зв'язку з веггановленням нового комплексу натвпересувного дробильного обладнання з конвеером ф^рми "KRUPP" винккла необхшпеть в бущвництвГ тдтрноТ спнки висотого !3 м та довжиною бшя 100 м для моясливосп розвантаження автосамоскн.тг< вантажопщ'емюстю 160 т. Запро'понований раннле проект, яки;" бур розроблений шеппугом "ЮЖГИПРОРУДА" виявився не доцшьним. тому що потребував виготовлення спещальних об'емнкх зал1зобетонних еяемеш1В. Щ елементи немозкливо було виготовити силами мюцевого ЗБК у встановлет строки. Тому нами було-запропоновано виконати несуч1 конструкцц з трубобетону. В якосп труб було запропоновано використовувати труби пульпопроводу, ям ранние були в експлуатацн, а

1в

в якосп лицевого заповнення - випрацъовшп шшш автосаыоскидзв, що експлуатуклься на цьому комбшатт.

При розрахунку з'ясувалось, що в найбшьш наваптазкеиому ы:сц1 (вузоп спряжения поперсчпс1 рамп з иизкньою плитою) потребно тдсилепня поперечного перерЬу. Це тдрилення було викоиаие у вигяяа арматурикх стерзгаив, ям знаходились у порозкниш трубк та були ириварегт! до на по инцям. Шсля цього труба заповшовалась бетоном. У раз5 використання труб, та мали корозшш раковини бдаш шж 0.1 ыы, у бетонке оссрдя трубоостошюго елеиенту потр1бно було вводит» арматурпий просторовий каркас.

За результатами техн1ко-еконог>п<шого поршняння цей вар1ант виявився б!лыа додогыгам з точки зору викорстання матер;ал!в та строгав бухишпштва.

При бушвницта офку страхово! хомпшш "Саламандра-Лтава" в к. Полтава застосоваз-и трубобетонга колони з армовашш поздопжзпшг сгержзшми бетснним осердяы. Введения арматурного каркасу обумовлсно неможлив!спо збшыдекпя поперечного перерЬу .далшдрнчних колон з архгтектурно-планувальикх ви&югта вимог вогнестзйхостз.

Дв1 колони такого типу 0402 мм розмвдеш на фасада бущкш та являють собою гнучкий трубобетонний елеыеит, в якоыу бетонпе о сер едя армоване чотнрьыа поздовхснши стгржпями доамелроы 25 мм класу А-Ш. Ьща колони, арыоваш такою ж арматурою, витриыують навантаження в:д вищерозташования ловерхпз 1 явлпоп. собою корона трубобетонш елемснтн. Ц; кололи по вксот5 дор1внюють висотх поверху. 3 торшв до колон приварен! по контуру стал ел: плита, яю заосзпе-п'ють передавашиг яавантаження на коыплексний перерЬ.

В додатку наведена блок-схема преград:« для розрахунку трубобегоиних слеменлв 3! стержнсвиы армуванняы за допоыого» ПЕОМ.

ЗАГАПЬН! ВИСНОВКИ

Дксертащя присвячсна доезддженшо робота п!д навантаженпям трубобетоншгх елсыагпв 31 стержневиы . армуваиняы та ыэс експеримептальний характер. Загалып результата роботи таю:

1. Отримаш результата проведения експериментальних дослетксннь несучоУ здатносп та деформативносп трубобетонних елемента 31 стержисвим армуванням, ям прахдоють на В1сьовий та позацентровий стиск, а також на згин, з р1знимн геометричними та мщшетними характеристиками, що дозволило обгрунтувати ряд передумов до теерепичних розрахуню'в. У результа-п експериментальних досшджень встановлено, в якш ы1р! на несучу здатшетъ трубобетонних елеымгов 31 стержисвим армуванням впливають висота еяеыента, ексцетприситет

грйкдадення навантаження, призмова шцшстъ бетону. Вспшовлепо. шо в сослшжеиих конструкция немас крихкого руйнування. Довезено, то ¡етои, труба та арматура на вси еталах завантаження працюють сушсно. Грубобетонш конструкций стержневим армуваиням мають в 1.5-1-15 рази ¡шьшу несучу здатшсть, тж таи ж конструкцн з порожние труб.

2. Залропонованйи метод визначення несучо! здатпоеп рубобепонних елементш 31 стержневим армувшшям. Дании метод [озволяс визиачата несучу здатшсть центрально, позацентрово стиснули а конструкций, на яю ¿с згинаючий момент, а також напружеяня у [айбшьш напружених волокнах стиснуто?та розтягнутоТ зоИ.

3.'Введения арматурного каркасу дозволяе збшьшити мцтеть та <орстх1Сть трубобегонних конструкций, а також щдвишуе Гх огпеепйгастъ.

4.Запропоновано упрощений метод визначення несучоГ здатносп тиепутах та .тих, що згинаються, Трубобстоншгх етемештв 31 стержневим рмуванням за раяунок приведения поперечного перерезу до мспшевого з икористаиням нормативных табличних значень коефпусптш оздовжнього згину.

5. Залропоновшп метода розрахунку забеэпечують задов1дьне тпгкивммтеоретичних та ехотеримаггальта значень.

6. Виготонленнятрубобегонних слёмягпв зт стержневим армувзшош южливе Ь застосуванням технолопй та обзадлання, яке икористовусться на завсщах ЗБК. При цьому гарантуетьса энижеявх рудопитрат та високаяюсп бетону восерда.

7. Трубобетонш едеттг зх стер*невнм ариуваиня*. доцшыго икористовувата в конегрукщжх, яю спркймакт» веяню навзятажшн* теку- При цьому досягасгься значний техмко-<жоном]чиий ефесг юдяки еконожТ: материна.трудовтрах та, знихшшг вартосп оиструкшйтабудавшппвавззгздт.

Основний зшст дисчупппйног роботи опублжовано а наступил* оботах: ;

1. Ермоленко Д:А. Экспериментальное исследование трубобегсяных онструкций со стсржнейым армированием // Збфннк наукових статей Проблеми теорн та фактики заявобетону*. - Полтава, 1997 р. - с. 14144. ' •

2. Ермоленко Д.А. Распет трубобеТюнных конструкций со гержлевым армированием // Зб5ршгк даукових статей "Проблсяя тсора 1 пракпгвот заязобегоиу". - Полтава, 1997 р. - с. 145-148.

3. Сторожепко Д.И.,Ер«к>лепкоД.А. Исследование трубобетошгых энструкщш со стерзсиевым армированием И Збхргапс язуконях статей

"Актуальш проблеми водного господарства", том Ш. - Ивне, 1997. - с. 8790.

4. Сторожегасо Л.1., Кортушов П.Г., €рмолепко Д.А. Несун конструкху! з трубобетону // Зб!рник наукових статей "Пробдеми теори \ практики будавництва", том II. - Льв!в, 1997. - с. 27-31.

5. Стороженко Л.И., Ермоленко Д.А., Кортушов П.Г. Несущие конструкции из стальных труб, заполненных бетоном // Сборник докладов международного симпозиума "Современные строительные конструкции из металла и древесины". - Одесса, 1997. - с. 208-212.

6. Стороженко Л.И., Ермоленко Д.А., Кортушов П.Г. Несущие конструкции подпорной стенки с использованием трубобетона и отходов производства // Труды второй научно-технической коференции по механике грунтов и фундаментостроенгао, том II. - Полтава, 1995. - с. 125127.

7. Ермоленко Д.А. Расчет несущей способности трубобетонных элементов армированных стержневой арматурой И Сборник трудов науч.-тезсн. конференции "Сталежелезобетонные конструкции: исследование, проектирование и строительство''. - Кривой Рог, 1996. - с. 28.

8. Семко А.В., Ермоленко Д.А., Кортушов П.Г. Строительство из трубобетонных конструкций // Сборник трудов науч.-техн. конференции "Сталежелезобетонные конструкции: исследование, проектирование и строительство". - Кривой Рог, 1996. - с. 20.

9. Позитивне р]шення на. заявку 95073365. Пщшрна стшка / Л.ГСтороженко, Д.А.Срмолетсо, П.Г.Кортушов. - Прийнято 2,12.96.

Ю.Позитивне рнаення на заявку 96041317. Трубобетонний елемент / ЛЛ.Сторожегосо, О.В.Семко.Д .А.Срмоленхо. - Прийнято 3.12.97.

11,Стороженко Л.1., Ермоленко Д.А. Трубобетонш елементи з ядром, пщсиленим сгержневим армуванням // .Тези доповщей 47 наук, конф. Полтавського техшчного ушверситету, - Полтава, 1995, частинаЗ.. с. 20.

.12.Сгороженко Л.1., Семко О.В., Ермоленко Д А., Кортушов П.Г. Застосувания трубобегоннях стержшв при гадсилеши спни промисловоУ буд1вл1 // Тези доповщей 48 наук. конф. Полтавського техшчного ушверситету. - Полтава, 1996, часгана 3. - с, 45.

13.€рыоленко Д. А. Систем и армування трубобетонних еяеменПв стержневое, арматурою // Тези доповщей 48 наук. конф. Полтавського техшчного ушверситету. - Полтава, 1996, частила 3. - с. 56.

А Н О Т А Ц I Т

Ермоленко Д.А. "Трубобетонш конструкцЗ 31 стержневою рматурою".

Дисерташя на здобуття вченого ступеня кандидата техшчних наук. '5.23.01 - будавелын конструкции, будвл1 та споруди. Полгавський [ержавний техшчний ушверснтет шет Юр ¡я Кондратюка, 1998.

Експерииентально досшджена робота трубобетонних елементтв 3! тержневим армуванням. Встановлено характер руйнування та втрата [есучоГ з дата осп цих конструкций. На гвдстав! експериментальних ;ослщжень отримаш залежносп для визначення коефш1енпв ефекгивносл юботи бетону в трубобетош з1 стержневим армуванням.

Розроблена методика розрахунку несучоТ здатносп та перемивень рубобетонних елеменга 31 стержневим армуванням. Запропоновано прощенний метод розрахунку цих елемента за приведенный перерЬами.

За результатами впроваджеиня зроблена ошгка техшко-эконошчноТ фективносп доаиджуваних конструкщй.

Юпочев! слова: трубобетон, стержневе армування, несуча здатшетъ, таск,зпш.

Ермоленко Д.А. "Трубобегонные конструкщш со стержневим рмированием". ; .

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических ¡аук. 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения. 1олтавский государственный технический университет имени Юрия Сондратюка, 1998; .

Экспериментально исследована работа трубобетонных элементов со тержневым армированием. Выявлен характер разрушения и потери ;есугцей способности этих конструкций. На основе экспериментальных :сследований получены зависимости для вычисления коэффициентов ффективности работы бетона в трубобетоне со стержневым рмированием.

Разработана методика расчета несущей способности и перемещений рубобетонных элементов со стержневым армированием. Предложен прощенный метод расчета этих элементов по приведенным сечениям.

По результатам внедрения оценена технико-экономическая ффективностьисследуемых конструкций.

Ключевые слова: трубобетон, стержневое армирование, несущая пособностъ, сжатие, изгиб.

Yennolenko D.A. " Concrete filled steel tubular structures with reinforcing

Dissertation for degree of Candidate of Technical Sciences, specia 05.23.01 - Building Structures, Buildings & Structures. Poltava Techn University, Poltava, 1997.

The work of concrete filled steel tubular elements with bar reinfon was experunenaly researched. The character destruction and Joss of can capasity these contractions was determined. In dependences for calculate coefficients of efTectivenes work of concrete in the concrete filled steel tube л bar reinforcing were got on base experimentaly researches.

It •яда elaborated method for calculate of earring capacity transferences concrete filled steel tubular elements with bar reinforcing. It proposed the simplified method of calculate these elements of reducatioi steel section.

In the résultat practical, use it was appreciated technico-econo effectivenes of researching structures.

Keywords: concrete filled steel tube, bar reinforcing, earring capasity.