Стиснуті елементи зі сталевих складених двотаврів із боковими порожнинами, заповненими бетоном - Автореферат

Полтавський національний технічний університет імені Юрія Кондратюка Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукНайбільше розповсюдження отримали конструкції із зовнішнім армуванням (трубобетон, брускові конструкції), особливістю роботи яких є те, що в бетоні, в процесі завантаження, виникає обємно-напружений стан. Дисертація виконувалася в рамках держбюджетних дослідних тем „Розробка методів розрахунку, проектування і будівництва трубобетонних конструкцій на основі дослідження їх дійсної роботи” (державний реєстраційний номер 0193U009180), „Дослідження обємного напружено-деформованого стану елементів із стальних труб, заповнених бетоном при складних навантаженнях” (державний реєстраційний номер 0196U006060). Мета роботи полягає в розробці методики розрахунку міцності та оцінки напружено-деформованого стану стиснутих елементів зі сталевих складених двотаврів із боковими порожнинами, заповненими бетоном, впровадження результатів роботи у виробництво. Провести експериментальні дослідження несучої здатності та деформування запропонованих конструкцій з використанням різних типів засобів для забезпечення сумісної роботи сталевого складеного двотавра з бетоном, різних класів бетону по міцності, різних висот стійок та ексцентриситетів прикладання навантаження. Розроблені методи розрахунку міцності та оцінки напружено-деформованого стану стиснутих елементів зі сталевих складених двотаврів із боковими порожнинами, заповненими бетоном.Після аналізу накопиченого досвіду застосовані наступні анкерні засоби для забезпечення сумісної роботи бетону й сталі в стиснутих конструкціях зі складених двотаврів із порожнинами, заповненими бетоном: 1) за допомогою арматурного каркасу, хомути якого приварені до стінки; З точки зору влаштування, найдоцільнішим є застосування поперечних ребер зі звичайного гладкого листа, але при цьому можуть виникнути питання щодо сприйняття зусиль відриву бетону від сталевого профілю. Для визначення відстані між поперечними ребрами, які повинні забезпечити сумісну роботу бетону й сталі в стиснутій сталезалізобетонній конструкції, розглянуто напружений стан бетонного блоку, що обмежений в стиснутому елементі стінкою, полицями та ребрами складеного двотавра. Із рівності зусиль утримання бетонного блоку ребрами та відштовхування з боку стійки, отримана залежність для визначення мінімальної відстані між поперечними ребрами, коли забезпечується надійне анкерування бетону в порожнині: (1) де - коефіцієнт тертя бетону по сталі;Для дослідження особливостей роботи стиснутого елемента із застосуванням стрижневої арматури для забезпечення сумісної роботи бетону і сталі було виготовлено першу групу зразків: зі сталевих прокатних двотаврів №20 висотою 200 см з боковими порожнинами, заповненими бетоном класу В30 за міцністю, армованих зварними арматурними каркасами з поздовжньою арматурою періодичного профілю та П-подібними хомутами, які приварені до стінки двотавра або до внутрішніх граней поличок з поперечним армуванням хомутами - серії С-1; СБ-ІІ; С5-ІІІ. Для дослідження впливу на роботу стиснутого елемента способу забезпечення сумісної роботи бетону і сталі за рахунок застосування поперечних ребер-анкерів без використання стрижневої арматури була прийнята до випробовування друга група зразків, а саме - сталезалізобетонні зразки висотою 150 см зі сталевих складених двотаврів із поперечним перерізом 120?200 мм з однаковими фізико-механічними характеристиками застосованих матеріалів, але з різними поперечними ребрами-анкерами - серія К. Для більш глибокого дослідження роботи стиснутих елементів, в залежності від різних факторів, було заплановано та виготовлено третю основну групу експериментальних зразків: стиснуті елементи висотою 50, 100 150, 200 см, з поперечним перерізом 120?200 мм зі сталевих складених двотаврів із боковими порожнинами, заповненими бетоном трьох різних класів за міцністю, та двома типами поперечних ребер - серії КСБ-1; КСБ-2; КСБ-3; КСБ-4. В четвертому розділі дисертаційної роботи приведені результати експериментальних досліджень, проаналізована несуча здатність та характер руйнування дослідних зразків, їх напружено-деформований стан та ефективність способів забезпечення сумісної роботи бетону й сталі, а також відзначалися особливості деформування зразків, інтенсивність зростання їх прогинів. В результаті проведення експериментальних досліджень зразків, метою яких було виявити ефективний спосіб забезпечення сумісної роботи бетону зі сталевим двотавром, встановлено, що при затвердінні бетон міцно зчіплюється зі сталевим профілем стиснутого елемента та його поздовжніми арматурними стержнями (перша група зразків, серія СБ) або поперечними ребрами (друга група зразків серія К), і під впливом зовнішніх зусиль обидва матеріали працюють сумісно.Рівностійкість центрально стиснутого елемента зі складеного двотавра з порожнинами, заповненими бетоном забезпечується при перерізі елемента, наближеного до квадратного.