Несущая способность сжатых трубобетонных элементов квадратного сечения различной гибкости

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 7
1 Основные сведения о трубобетонных конструкциях (тбк) 8
1.1 Общие сведения о трубобетоне 8
1.2 Преимущества трубобетонных конструкций 10
1.3 Опыт строительства трубобетонных конструкций 12
1.4 Критерии прочности ТБК 21
1.5 Обзор методик расчета прочности ТБК различного поперечного сечения 22
1.5.1 Методики расчета прочности ТБК круглого поперечного сечения 22
1.5.2 Методики расчета прочности ТБК квадратного поперечного сечения 24
1.6 Выводы по трубобетонным конструкциям 28
2 Экспериментальные исследования несущей способности трубобетонных колонн 29
2.1 Выбор характеристик образцов для испытания 29
2.2 Исходные материалы 30
2.3 Конструкция экспериментальных образцов 32
2.4 Методика проведения испытаний образцов 38
2.5 Результаты экспериментальных исследований трубобетонных колонн 51
2.6 Вид лабораторных образцов после испытаний 54
2.7 Выводы по экспериментальным исследованиям 60
3 Инженерная методика определения прочности тбк 61
3.1 Предельное состояние СТБЭ квадратного сечения 61
3.2 Последовательность расчета прочности нормальных сечений 62
3.3 Деформационный расчет несущей способности гибких колонн 66
3.4 Инженерный метод расчета несущей способности 71
3.5 Основные выводы по методикам расчета прочности 76
Заключение 77
Список использованных источников 79

Весь текст будет доступен после покупки

ВВЕДЕНИЕ
В современном мире наблюдается тенденция к строительству большого количества высотных зданий с укрупненной сеткой колонн. Это стимулировало спрос на более экономичные методы строительства без снижения качества, а зачастую - с его повышением. В связи с этим возрастает интерес к использованию трубобетонных элементов (ТБЭ), которые отличаются технологической, конструктивной и экономической эффективностью в качестве вертикальных несущих элементов каркасов таких зданий.
ТБЭ начали применяться с начала XX века, когда ученые обнаружили, что боковое обжатие каменных материалов повышает их прочность. Многочисленные исследования показали ряд преимуществ трубобетона по сравнению с традиционным железобетоном: увеличенную несущую способность (до 35%), повышенную живучесть, высокую прочность, а также простоту монтажа и производства. Однако у ТБЭ есть и недостатки, например, возможность независимой работы бетонного ядра и стальной оболочки, что может снизить рабочую нагрузку на элемент. Также стальная оболочка, имеющая тонкую стенку относительно сечения, может потерять устойчивость, что негативно скажется на несущей способности.
Отсутствие принятых нормативных баз и наличие методов с существенными недостатками не позволяют проводить точные расчеты несущей способности трубобетонных колонн. Поэтому разработка инженерных методов для оценки прочности трубобетонных колонн с учетом их гибкости остается актуальной задачей.
Целью работы является предложить инженерную методику определения прочности трубобетонных колонн квадратного сечения с учетом гибкости.
Для достижения цели работы были поставлены следующие задачи:
- Изучить и проанализировать, существующие на данный момент, методики расчета трубобетонных колонн.
- Провести экспериментальные исследования ТБК квадратного сечения различной гибкости.
- Предложить инженерную методику расчета несущей способности трубобетонных колонн квадратного сечения с учетом их гибкости.

Весь текст будет доступен после покупки

1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ТРУБОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ (ТБК)
1.1 Общие сведения о трубобетоне
Одной из наиболее серьезных проблем современного строительства уникальных зданий является необходимость применения эффективных несущих элементов, увеличивающих надежность строений. Кроме того, немаловажными факторами в этом вопросе выступают ускорение темпов строительства, снижение веса конструкций и уменьшение общих затрат.
Трубобетонные колонны (ТБК) обладают целым рядом положительных качеств. Здесь весьма рационально сочетаются механические свойства стальной оболочки и бетонного ядра. Прочная стальная оболочка служит надежной обоймой бетонному ядру, обеспечивая ему при нагружении благоприятные условия объемного сжатия. В результате значительно (примерно в 1,8=3,0 раза) повышается прочность бетона. Бетон, в свою очередь, предохраняет стенки стальной оболочки от потери устойчивости и защищает ее изнутри от коррозии. В результате бетон и сталь взаимно повышают несущую способность друг друга и всего элемента в целом.
В качестве основных достоинств ТБК следует отметить их высокую прочность, экономичность и безопасность эксплуатации. При возникновении чрезвычайных ситуаций (взрывы, землетрясения и т.п.) на первый план выступает еще одно важное свойство таких колонн - высокая живучесть, обусловленная поглощением большого количества энергии в процессе их деформирования.
Трубобетонные конструкции имеют пластический характер разрушения. В пре-дельном состоянии они не теряют несущую способность мгновенно, как обычные железобетонные элементы, а еще длительное время способны выдерживать действующую нагрузку. В таких конструкциях открывается широкая возможность для использования современных высокопрочных бетонов. Здесь практически преодолен один из основных недостатков таких бетонов - взрывной характер разрушения при силовом или огневом воздействии.
Весьма привлекательными для строителей являются и такие очевидные преимущества ТБК, как пониженная трудоемкость их изготовления вследствие отсутствия опалубки и арматурных каркасов, а также высокая скорость возведения зданий.
Сжатые трубобетонные элементы (СТБЭ) обычно изготавливают круглыми, но так же они могут быть квадратными или прямоугольными, примеры основных видов поперечных сечений трубобетонных колонн (ТБК) указаны на рисунке 1.1. Так же стоит отметить, что бетонное ядро может иметь продольное или спиральное армирование, показанными на рисунке 1.2.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Кришан А.Л., Расчет и конструирование трубобетонных колонн: монография / А.Л. Кришан, М.А. Астафьева, М.М. Суровцов, Р.Р. Сабиров. -Saarbrucken, Deutschland: Palmarium Academic Publishing, 2016 - 261c
2. Овчинников И.Г., Овчинников И.Г., Чесноков Г.В., Михалдыкин Е.В. О проблеме расчета трубобетонных конструкций с оболочкой из разных материалов. Часть 1. Опыт применения трубобетона с металлической оболочкой / И.Г. Овчинников, И.Г. Овчинников, Г.В. Чесноков, Е.В. Михалдыкин // Интернет-журнал «Науковедение». 2015 том 7, №4. С.2-29
3. Кришан, А.Л. Трубобетонные колонны высотных зданий: монография / А.Л. Кришан, А.И. Заикин, А.И. Сагадатов. – Магнитогорск: ООО «МиниТип», 2010. – 195 с.
4. Кришан, А.Л. Прочность трубобетонных колонн с предварительно обжатым ядром. дисс. …д-ра техн. наук: 05.23.01/ Кришан Анатолий Леонидович. –Магнитогорск, 2011. -380 с.
5. Кришан, А.Л. Трубобетонные колонны круглого, кольцевого и квадратного поперечного сечения: монография / А.Л. Кришан, Р.Р. Сабиров, М.М. Суровцов. – Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2014. – 209 с.
6. Кришан, А.Л., Мельничук, А.С. Прочность трубобетонных колонн квадратного поперечного сечения: монография / А.Л. Кришан, А.С. Мельничук. -Магнитогрск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И.Носова. 2013. 105 с.
7. Маренин В.Ф. Исследование прочности стальных труб, заполненных бетоном, при осевом сжатии: Дисс. … канд. техн. наук. – М., 1959. – 158 с.

Весь текст будет доступен после покупки